DE102019007542A1 - Verfahren zur Nutzungsfreigabe eines Wasserstofftanksystems - Google Patents
Verfahren zur Nutzungsfreigabe eines Wasserstofftanksystems Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019007542A1 DE102019007542A1 DE102019007542.0A DE102019007542A DE102019007542A1 DE 102019007542 A1 DE102019007542 A1 DE 102019007542A1 DE 102019007542 A DE102019007542 A DE 102019007542A DE 102019007542 A1 DE102019007542 A1 DE 102019007542A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- pressurized gas
- gas containers
- software level
- hydrogen tank
- tank system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 69
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 6
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 5
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 description 1
- 101000724591 Loxosceles arizonica Dermonecrotic toxin LarSicTox-alphaIB2bi Proteins 0.000 description 1
- 101000724583 Loxosceles boneti Dermonecrotic toxin LbSicTox-alphaIB1b Proteins 0.000 description 1
- 101000744376 Loxosceles gaucho Dermonecrotic toxin LgSicTox-alphaI-1 Proteins 0.000 description 1
- 101000783539 Loxosceles intermedia Dermonecrotic toxin LiSicTox-alphaIA2ai Proteins 0.000 description 1
- 101000783537 Loxosceles intermedia Dermonecrotic toxin LiSicTox-alphaIA2aii Proteins 0.000 description 1
- 101000761448 Loxosceles laeta Dermonecrotic toxin LlSicTox-alphaIII2 Proteins 0.000 description 1
- 101000915134 Loxosceles reclusa Dermonecrotic toxin LrSicTox-alphaIA1i Proteins 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002631 hypothermal effect Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
- F17C5/06—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with compressed gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
- F17C2205/01—Mounting arrangements
- F17C2205/0123—Mounting arrangements characterised by number of vessels
- F17C2205/013—Two or more vessels
- F17C2205/0134—Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels
- F17C2205/0142—Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels bundled in parallel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
- F17C2205/01—Mounting arrangements
- F17C2205/0123—Mounting arrangements characterised by number of vessels
- F17C2205/013—Two or more vessels
- F17C2205/0134—Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels
- F17C2205/0146—Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels with details of the manifold
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
- F17C2221/01—Pure fluids
- F17C2221/012—Hydrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
- F17C2223/0107—Single phase
- F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
- F17C2223/036—Very high pressure (>80 bar)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
- F17C2225/01—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the phase
- F17C2225/0107—Single phase
- F17C2225/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
- F17C2225/03—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the pressure level
- F17C2225/036—Very high pressure, i.e. above 80 bars
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
- F17C2250/03—Control means
- F17C2250/032—Control means using computers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
- F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
- F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
- F17C2250/0439—Temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
- F17C2260/03—Dealing with losses
- F17C2260/031—Dealing with losses due to heat transfer
- F17C2260/032—Avoiding freezing or defrosting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
- F17C2265/06—Fluid distribution
- F17C2265/065—Fluid distribution for refuelling vehicle fuel tanks
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2270/00—Applications
- F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
- F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
- F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
- F17C2270/0178—Cars
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2270/00—Applications
- F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
- F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
- F17C2270/0184—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzungsfreigabe eines Wasserstofftanksystems (1) mit mehreren Druckgasbehältern (2, 3, 4), welche jeweils einen Temperatursensor (5, 6, 7) aufweisen, wobei die Nutzungsfreigabe der Druckgasbehälter (2, 3, 4) und/oder des Wasserstofftanksystems (1) in Abhängigkeit eines Diagnoseergebnisses der Daten der Temperatursensoren (5, 6, 7) erfolgt, wozu die Plausibilität von erfassten Daten der Temperatursensoren (5, 6, 7) an den jeweiligen Druckgasbehälter (2, 3, 4) ermittelt und berücksichtigt wird, und wobei die Nutzungsfreigabe des jeweiligen Druckgasbehälters (2, 3, 4) nur dann erfolgt, wenn die Diagnoseergebnisse für den jeweiligen Druckgasbehälter (2, 3, 4) eine sichere Funktion des ihn zugeordneten Temperatursensors anzeigen (5, 6, 7). Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnose in einer ersten Recheneinheit oder Softwareebene (100) erfolgt, wonach die Ergebnisse, welcher der Druckgasbehälter (2, 3, 4) mit korrekt funktionierendem Temperatursensor (5, 6, 7) verfügbar ist, und welcher nicht, an eine zweite Recheneinheit oder Softwareebene (200) übermittelt werden, wonach die zweite Recheneinheit oder Softwareebene (200) die verfügbaren Druckgasbehälter (2, 3, 4) freigibt, und wonach die zweite Recheneinheit oder Softwareebene (200) die Sensorwerte der Temperatursensoren (5, 6, 7) der freigegebenen Druckgasbehälter (2, 3, 4) fortlaufend überwacht und im Falle einer unerlaubten Abweichung das Wasserstofftanksystem (1) sperrt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzungsfreigabe eines Wasserstofftanksystems mit mehreren Druckgasbehältern, welche jeweils einen Temperatursensor aufweisen, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
- Wasserstofftanksysteme umfassen typischerweise mehrere Druckgasbehälter, in denen der Wasserstoff gespeichert ist. Jeder dieser Druckgasbehälter umfasst ein Tankventil zur Entnahme von Wasserstoff und ein meist in dem Druckgasbehälter und/oder in dem Tankventil bzw. in dessen Bereich angeordneten Temperatursensor. Kommt es, insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen, zu der Entnahme einer größeren Wasserstoffmenge aus dem jeweiligen Druckgasbehälter, können die Temperaturen unter Grenztemperaturen fallen, welche eine irreversible Schädigung der Druckgasbehälter bzw. ihrer Tankventile, und hier insbesondere der Dichtungen, verursachen könnten. Es ist deshalb wichtig, eine Überwachung der entsprechenden Druckgasbehälter über die Temperaturwerte zu realisieren, um diese im Notfall abzuschalten bzw. zu sperren, bevor die Dichtungen irreversibel zu Schaden kommen.
- Um die Zuverlässigkeit der erfassten Temperaturwerte festzustellen und damit letztlich die Funktion der Sensoren zu überwachen, gibt es nun verschiedene Möglichkeiten. So beschreibt z.B. die
DE 10 2014 207 623 A1 ein Verfahren zum Managen von Temperaturanomalien in einem Wasserstofftank. Über Temperaturdifferenzen und ähnliches wird die Funktionalität von einzelnen Sensoren ermittelt oder zumindest Plausibilisiert. Derjenige oder diejenigen Druckgasbehälter gemäß der Diagnoseergebnisse defekten Sensor, weil dieser einen anormalen Temperaturwert liefert, wird vom weiteren Betrieb ausgeschlossen bzw. gesperrt. Dies ist in der Sache sehr komplex und aufwändig und birgt alleine schon daher die potenzielle Gefahr eines Fehlers. Das beschriebene Verfahren eignet sicher daher nicht für eine sicherheitsrelevante Überwachung des Wasserstofftanks, z.B. in einem mit dem Wasserstoff angetriebenen Fahrzeug. - Die
KR 2010 002 7749 A - Ferner sind aus dem allgemeinen Stand der Technik sehr einfache, zuverlässige und auch sicherheitsrelevante Anforderungen erfüllende Abfragen an sich bekannt. Diese haben jedoch das Problem, dass Sie einen potenziell fehlerhaften Sensor in dem Wasserstofftank zwar erkennen, den Fehler jedoch keinem der Sensoren bzw. Druckgasbehälter gezielt zuordnen können. Im Zweifel wird also der gesamte Tank gesperrt. Dies ist zwar sicher, wirkt sich jedoch auf die Verfügbarkeit nachteilig aus.
- Der weitere Stand der Technik beispielsweise in Form der
JP 2016-176432 A - Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein verbessertes Verfahren zur Nutzungsfreigabe eines Wasserstofftanksystems mit mehreren Druckgasbehältern anzugeben, welches die oben genannten Nachteile vermeidet und einerseits sehr sicher ist und andererseits eine hohe Verfügbarkeit der Wasserstofftanksystems ermöglicht.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ermittelt ähnlich wie im Stand der Technik die Funktionalität des jeweiligen Temperatursensors mit seiner Zuordnung zu dem jeweiligen Druckgasbehälter, wofür verschiedene an sich bekannte Verfahren genutzt werden können, welche für die hier vorliegende Erfindung von nicht weiterer Bedeutung sind und daher nicht weiter erläutert werden. Diese komplexe Berechnung ergibt dann, welche Druckgasbehälter einen sicher funktionierenden Temperatursensor haben und ermöglicht so den Betrieb aller sicher betreibbaren Druckgasbehälter. Die dafür benötigten komplexen Plausibilitätsverfahren und Ausschlusskriterien der Sensorwerte werden erfindungsgemäß nun in einer ersten Recheneinheit oder auf einer ersten Softwareebene in einer Applikationssoftware durchgeführt. Wie eingangs bereits erwähnt haben diese Vorgänge das Problem, dass sie nicht sicherheitskompatibel sind, da sie aufgrund ihrer Komplexität für sicherheitsrelevante Funktionalitäten nicht zuverlässig eingesetzt werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht es daher vor, dass diejenigen Druckgasbehälter mit funktionierenden Temperatursensoren nun an eine zweite Recheneinheit oder zweite Softwareebene weitergemeldet werden. Diese Softwareebene, welche gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Sicherheitssteuerung des Wasserstoffstanks zuzurechnen ist, arbeitet nun nur mit diesem freigegebenen Druckgasbehältern mit korrekt funktionierendem Temperatursensor und sperrt die anderen. Die verbleibenden Druckgasbehälter mit den korrekt funktionierenden Temperatursensoren werden dann über diese zweite Recheneinheit bzw. Softwareebene mit einem sehr einfachen Algorithmus überwacht, um festzustellen, ob alle angeforderten Druckgasbehälter einen fehlerfreien Temperatursensor besitzen. Die im Sicherheitsbereich laufende Software ist dabei entsprechend einfach, effizient und aufgrund ihrer sehr niedrigen Komplexität für eine effiziente Entwicklung von Sicherheitsfunktionen geeignet. Die Abläufe in diesem sogenannten Safety Kernel überwachen dann jedoch nur alle verbleibenden Druckgasbehälter zusammen. Kommt es hier zu einer Fehlfunktion, dann ist auf dieser Softwareebene, aufgrund der fehlenden Komplexität nicht festzustellen, welcher der verbleibenden Temperatursensoren den Fehler verursacht. Daher wird in diesem Fall das gesamte Wasserstofftanksystem gesperrt, wenn es zu einer Abweichung kommt.
- Das erfindungsgemäße Verfahren kombiniert also das komplexe aber nicht sichere Plausibilitätsverfahren in einer ersten Ebene mit dem sicheren aber hinsichtlich der Komplexität sehr einfachen Verfahren in einer zweiten Ebene. Dadurch wird eine hohe Sicherheit gewährleistet und gleichzeitig kann aufgrund des vorgeschalteten Verfahrens in der ersten Ebene eine höhere Verfügbarkeit des Wasserstofftanksystems als Ganzes erzielt werden, als dies beim Stand der Technik der Fall ist.
- Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es dabei vorgesehen, dass die zweite Recheneinheit oder Softwareebene die Sensorwerte der durch die erste Recheneinheit oder Softwareebene freigegebenen Druckgasbehälter überwacht, indem sie prüft, ob alle Werte innerhalb eines maximal erlaubten Toleranzbereichs liegen. Dies ist außerordentlich einfach und effizient und aufgrund der niedrigen Komplexität der benötigten Software auch problemlos im Sicherheitsbereich der Funktionalitäten realisierbar. Wenn die Funktionssicherheit für alle angeforderten Druckgasbehälter vorhanden ist, erfolgt dann eine Freigabe des gesamten Wasserstofftanksystems mit den über die erste Recheneinheit oder Softwareebene freigegebenen Druckgasbehältern. Ist dies nicht der Fall, tritt also bei der Überprüfung durch die zweite Recheneinheit oder Softwareebene ein Fehlerfall auf, dann wird aus Sicherheitsgründen das gesamte Wasserstofftanksystem gesperrt.
- Wie bereits erwähnt kann gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens die zweite Recheneinheit der Sicherheitssteuerung des Wasserstoffstanks zugeordnet sein. Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht es im Gegenzug vor, dass die erste Recheneinheit bzw. Softwareebene in einem nicht sicherheitsrelevanten Bereich erfolgt. Beispielsweise beim Einsatz des Verfahrens zur Freigabe von Druckgasbehältern in einem Wasserstofftanksystem, welches Wasserstoff zum Antrieb eines Fahrzeugs bereitstellt, kann dies innerhalb des Fahrzeugsteuergeräts sein. Dort steht die entsprechende Rechenleistung zur Verfügung, ohne dass in die Steuerung unmittelbar sicherheitsrelevanter Funktionen eingegriffen wird.
- Die Übermittlung der verfügbaren Druckgasbehälter von der ersten Recheneinheit bzw. Softwareebene an die zweite Recheneinheit oder Softwareebene kann dabei vorzugsweise über ein Bit-Pattern erfolgen. So kann beispielsweise für Druckgasbehälter mit funktionierender Temperatursensorik eine 1 und für solche mit nicht funktionierender Temperatursensorik eine 0 übertragen werden. Über die zweite Recheneinheit bzw. Softwareebene werden dann nur die mit 1 markierten Druckgasbehälter überhaupt freigeschaltet und im Weiteren entsprechen überwacht. Ist die dort erfolgende Diagnose positiv, liegt also kein Fehlerfall vor, wird so Wasserstoff aus allen zuvor mit 1 markierten Druckgasbehältern entnommen, liegt ein Fehlerfall vor, wird der gesamte Tank aus Sicherheitsgründen abgeschaltet bzw. gesperrt.
- Wie bereits oben angedeutet kann das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere zur Nutzungsfreigabe von Druckgasbehältern in einem Wasserstofftanksystem verwendet werden, welches Wasserstoff zum Antrieb eines Fahrzeugs bereitstellt. Der Wasserstoff kann dann insbesondere direkt oder mittelbar über ein Brennstoffzellensystem in Antriebsleistung umgesetzt werden. Direkt bezieht sich dabei auf ein Brennstoffzellensystem, welches elektrische Leistung direkt für den Antrieb liefert, gegebenenfalls zusammen mit einer Hybridbatterie. Mittelbar wäre ein System, bei welchem die elektrische Antriebsleistung immer aus der Batterie stammt und das Brennstoffzellensystem diese entsprechend nachlädt, also im Wesentlichen ein serieller Hybrid, welcher auch als Range-Extender bezeichnet wird.
- 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 eine Ansicht eines beispielhaften Wasserstofftanksystems; und -
2 ein schematischer Aufbau der Sicherheitssytemarchitektur im Tanksteuergerät in der Ausführung gemäß der Erfindung. - In der Darstellung der
1 ist schematisch ein Wasserstofftanksystem1 dargestellt, wie er beispielsweise in einem nicht dargestellten Fahrzeug zum Einsatz kommen kann. Der Wasserstoff ist in mehreren Druckgasbehältern2 ,3 ,4 innerhalb des Wasserstofftanksystems1 gespeichert. Jeder der Druckgasbehälter2 ,3 ,4 verfügt über einen Temperatursensor5 ,6 ,7 sowie über ein Tankventil8 ,9 ,10 . Diese stehen steuerungstechnisch mit einem Tanksteuergerät11 in Verbindung. Außerdem sind die Tankventile8 ,9 ,10 der einzelnen Druckgasbehälter2 ,3 ,4 mit einer Hochdruckleitung12 verbunden, über welche der unter Druck stehende Wasserstoff in die Systeme, in denen er später verwendet wird, gelangt. Diese Systeme können insbesondere ein Brennstoffzellensystem sein, welches die Antriebsleistung für ein Fahrzeug direkt oder mittelbar über eine Batterie zur Verfügung stellt. - Die Tankventile
8 ,9 ,10 sind nun gegen eine Unterkühlung anfällig, insbesondere im Bereich ihrer Dichtungen. Über eine Sicherheitsfunktion muss deshalb ein rechtzeitiges Schließen der Tankventile8 ,9 ,10 vorgenommen werden, wenn die Temperatur, welche über den jeweiligen Temperatursensor5 ,6 ,7 des jeweiligen Druckgasbehälters2 ,3 ,4 gemessen wird, sich einem vorgegebenen Temperaturgrenzwert von beispielsweise -30° C nähert. - Bei dieser Überwachung ist es wichtig, dass die von den einzelnen Temperatursensoren
5 ,6 ,7 übermittelten Werte entsprechend zuverlässig sind. Die Temperatursensoren5 ,6 ,7 werden deshalb in dem Tanksteuergerät11 entsprechend überwacht, um sicherzustellen, dass die von den Temperatursensoren5 ,6 ,7 gelieferten Temperaturwerte plausibel, und nicht aufgrund einer Fehlfunktion des jeweiligen Temperatursensors5 ,6 ,7 verfälscht sind. Die sichere Funktionalität des jeweiligen Temperatursensors5 ,6 ,7 ist also neben dem Erreichen der Grenztemperatur ein ganz ausschlaggebender Wert für die sichere Funktion des Wasserstofftanksystems1 . - Die Plausibilisierung der Daten der einzelnen Temperatursensoren
5 ,6 ,7 , insbesondere wenn diese einem bestimmten Druckgasbehälter2 ,3 ,4 zugeordnet werden sollen, ist nun entsprechend aufwändig. Die Komplexität dieser Diagnose erlaubt es nicht, sie im Rahmen einer sicherheitsrelevanten Funktionalität durchzuführen, da allein die Komplexität des Verfahrens die ausreichend sichere und zuverlässige Funktion für sicherheitsrelevante Überprüfungen extrem aufwändig macht. Andererseits kann eine einfache Diagnose der Funktionssicherheit auch im sicherheitsrelevanten Bereich des Steuergeräts11 als Softwarearchitektur mit möglichst niedriger Komplexität durchgeführt werden. Damit lässt sich aber nur feststellen, ob einer oder mehrere der Temperatursensoren5 ,6 ,7 ein Problem haben, es lässt sich nicht feststellen, welcher es ist. - Das Verfahren macht sich nun diese beiden unterschiedlichen Komplexitätsstufen der Diagnose und Überwachung zunutze, indem er die Funktionalitäten auf zwei Recheneinheiten oder Softwareebenen aufteilt. In der Darstellung der
2 ist das Tanksteuergerät11 , welches auch als TCU (Tank Control Unit) bezeichnet wird, nochmals dargestellt. Dabei sind zwei Softwareebenen100 und200 innerhalb der TCU11 entsprechend angedeutet. Die Softwareebene100 , oder auch eine eigene erste Recheneinheit, umfasst eine Applikationssoftware ASW, welche durch komplexe Plausibilitätsverfahren und Ausschlusskriterien, auf welche hier gar nicht weiter eingegangen werden muss, die Werte der einzelnen Temperatursensoren5 ,6 ,7 untereinander abgleicht. - Im Anschluss lässt sich daraus über einen sehr komplexen Algorithmus ein Ergebnis erreichen, welcher der Druckgasbehälter
2 ,3 ,4 einen funktionierenden Temperatursensor5 ,6 ,7 besitzt und welcher nicht. Die Applikationssoftware ASW läuft dabei in einem nicht sicherheitsrelevanten Bereich, beispielsweise in einer entsprechenden Recheneinheit oder Softwareebene100 der Steuerung. In der Darstellung der2 ist innerhalb der Applikationssoftware ASW in der ersten Softwareebene100 ein Ergebnis der komplexen Diagnoseabläufe dargestellt. Der Druckgasbehälter2 mit seinem Temperatursensor5 , was hier durch die Bezeichnung 2_5 angedeutet ist, hat einen funktionierenden Temperatursensor5 , was hier wiederum durch die 1 angedeutet ist. Der zweite Druckgasbehälter3 mit seinem Temperatursensor6 hat ein Problem mit dem Temperatursensor6 , dieser funktioniert also nicht. Dies ist durch die 0 entsprechend angedeutet. Der Temperatursensor7 des dritten Druckgasbehälters4 soll dagegen wieder funktionieren, sodass das Diagnoseergebnis eine 1 ist. Dies Bit-Pattern mit den Werten 1-0-1 wird nun entsprechend in die zweite Softwareebene in den sicherheitsrelevanten Bereich übertragen. - Dort findet eine einfache Diagnose statt, welcher hier unter dem Begriff SMD (Split Monitor Diagnose) abgebildet ist. Die übermittelte Bit-Pattern zeigt an, dass aufgrund der Voranalyse durch die Applikationssoftware nun mit dem Druckgasbehältern
2 und4 sowie ihren Temperatursensoren5 und7 entsprechend operiert werden kann. Lediglich diese beiden Druckgasbehälter2 und4 bzw. ihre Temperatursensoren5 und7 werden also in die Überwachung einbezogen und durch diese „bewertet“, der Temperatursensor6 des Druckgasbehälters3 wird dies nicht, er wird also „ignoriert“. Im Ergebnis ist es nun so, dass in diesem sicherheitsrelevanten Bereich, also in der Softwareebene200 , eine sehr einfache und wenig komplexe Abfrage erfolgt, die lediglich prüft, ob die Sensorwerte der bewerteten Druckgasbehälter2 ,4 innerhalb eines maximal erlaubten Toleranzbereiches sind. Ist dies der Fall, was hier durch die Abfrage SMD+/ja gekennzeichnet ist, führt dazu, dass die beiden bewerteten Druckgasbehälter2 und4 verwendet werden, der ausgeschlossenen Druckgasbehälter3 nicht. Kommt die Abfrage SMD+ zu einem Fehler (nein), liegt also wenigstens einer der Sensorwerte außerhalb des maximal erlaubten Toleranzbereichs, dann kann aufgrund der einfachen und wenig komplexen Software nicht festgestellt werden, welcher der Temperatursensoren5 ,7 dies ist. Als Sicherheitsfunktion wird dann das gesamte Wasserstofftanksystem1 entsprechend gesperrt, sodass also auch die beiden bisher bewerteten Druckgasbehälter2 ,4 auf nein gesetzt werden und dementsprechend keine Verwendung mehr finden. - Die Abläufe in der zweiten Softwareebene
200 , dem sogenannten Safety Kernel, benötigen für die SMD dabei die Temperatursignale von mindestens zwei durch die Applikationssoftware ASW freigegebenen Druckgasbehältern2 ,4 . Der Safety Kernel stellt dann eine Abschaltung des gesamten Wasserstofftanksystems1 , also aller Druckgasbehälter2 ,3 ,4 sicher, wenn nicht mindestens zwei der Druckgasbehälter2 ,4 freigegeben sind. Er sperrt außerdem die Druckgasbehälter3 , welche über das Bit-Pattern als nicht verfügbar gekennzeichnet sind, sodass diese erst gar nicht in den Safety Kernel eingebunden werden. - Prinzipiell wäre es hier auch möglich, auf der Ebene des ASW bestimmte Druckgasbehäter
2 ,3 ,4 beispielsweise nach Kundenwunsch oder gemäß anderen externen Vorgaben freizugeben oder zu sperren, ohne dass dafür ein Eingriff in die sicherheitsrelevante zweiten Softwareebene200 erfolgen muss. - Alles in allem lässt sich so eine hohe Sicherheit mit einer einfachen und wenig komplexen Software innerhalb des Safety Kernel realisieren. Durch das Vorschalten der Applikationssoftware in dem nicht sicheren Bereich
100 der TCU11 lässt sich dennoch sicherstellen, dass immer die maximale Verfügbarkeit der einzelnen Druckgasbehälter2 ,3 ,4 zur Abgabe von Wasserstoff besteht. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102014207623 A1 [0003]
- KR 20100027749 A [0004]
- JP 2016176432 A [0006]
Claims (6)
- Verfahren zur Nutzungsfreigabe eines Wasserstofftanksystems (1) mit mehreren Druckgasbehältern (2, 3, 4), welche jeweils einen Temperatursensor (5, 6, 7) aufweisen, wobei die Nutzungsfreigabe der Druckgasbehälter (2, 3, 4) und/oder des Wasserstofftanksystems (1) in Abhängigkeit eines Diagnoseergebnisses der Daten der Temperatursensoren (5, 6, 7) erfolgt, wozu die Plausibilität von erfassten Daten der Temperatursensoren (5, 6, 7) an den jeweiligen Druckgasbehälter (2, 3, 4) ermittelt und berücksichtigt wird, und wobei die Nutzungsfreigabe des jeweiligen Druckgasbehälters (2, 3, 4) nur dann erfolgt, wenn die Diagnoseergebnisse für den jeweiligen Druckgasbehälter (2, 3, 4) eine sichere Funktion des ihn zugeordneten Temperatursensors anzeigen (5, 6, 7), dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnose in einer ersten Recheneinheit oder Softwareebene (100) erfolgt, wonach die Ergebnisse, welcher der Druckgasbehälter (2, 3, 4) mit korrekt funktionierendem Temperatursensor (5, 6, 7) verfügbar ist, und welcher nicht, an eine zweite Recheneinheit oder Softwareebene (200) übermittelt werden, wonach die zweite Recheneinheit oder Softwareebene (200) die verfügbaren Druckgasbehälter (2, 3, 4) freigibt, und wonach die zweite Recheneinheit oder Softwareebene (200) die Sensorwerte der Temperatursensoren (5, 6, 7) der freigegebenen Druckgasbehälter (2, 3, 4) fortlaufend überwacht und im Falle einer unerlaubten Abweichung das Wasserstofftanksystem (1) sperrt.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Recheneinheit oder Softwareebene (200) die Sensorwerte der freigegebenen Druckgasbehälter (2, 3, 4) überwacht, indem sie prüft, ob alle Werte innerhalb eines maximal erlaubten Toleranzbereichs liegen. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Recheneinheit oder Softwareebene (200) der Sicherheitssteuerung des Wasserstofftanksystems (1) zugeordnet ist. - Verfahren nach
Anspruch 1 ,2 oder3 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Recheneinheit oder Softwareebene (100) einer nicht sicherheitsrelevanten Steuerung zugeordnet ist. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Übermittlung der Verfügbarkeit der Druckgasbehälter (2, 3, 4) über ein Bit-Pattern erfolgt. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Nutzungsfreigabe von Druckgasbehältern (2, 3, 4) in einem Wasserstofftanksystem (1) verwendet wird, welcher Wasserstoff zum Antrieb eines Fahrzeugs, insbesondere direkt oder mittelbar über ein Brennstoffzellensystem, bereitstellt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019007542.0A DE102019007542A1 (de) | 2019-10-30 | 2019-10-30 | Verfahren zur Nutzungsfreigabe eines Wasserstofftanksystems |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019007542.0A DE102019007542A1 (de) | 2019-10-30 | 2019-10-30 | Verfahren zur Nutzungsfreigabe eines Wasserstofftanksystems |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019007542A1 true DE102019007542A1 (de) | 2021-05-06 |
Family
ID=75485020
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019007542.0A Pending DE102019007542A1 (de) | 2019-10-30 | 2019-10-30 | Verfahren zur Nutzungsfreigabe eines Wasserstofftanksystems |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019007542A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022209693A1 (de) | 2022-09-15 | 2024-03-21 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren und System zum Detektieren einer Fehlfunktion in einem Brennstoffzellensystem |
WO2024194091A1 (de) * | 2023-03-22 | 2024-09-26 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum schutz eines drucktanks in einem drucktanksystem |
-
2019
- 2019-10-30 DE DE102019007542.0A patent/DE102019007542A1/de active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022209693A1 (de) | 2022-09-15 | 2024-03-21 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren und System zum Detektieren einer Fehlfunktion in einem Brennstoffzellensystem |
WO2024194091A1 (de) * | 2023-03-22 | 2024-09-26 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum schutz eines drucktanks in einem drucktanksystem |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102006017302B4 (de) | Verfahren und System zur Kontrolle einer Signalübertragung eines elektrischen Pedals | |
DE102008023628A1 (de) | Stellsystem für eine hydraulisch betätigbare Höhenflosse und Testverfahren zur Überprüfung der Integrität eines Stellsystems | |
DE102020200494A1 (de) | Bremssystem, Mehrzahl von Steuergeräten für ein Bremssystem, sowie Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems | |
DE102019112706A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Energieversorgung eines elektrischen Verbrauchers eines Fahrzeugs | |
DE102019007542A1 (de) | Verfahren zur Nutzungsfreigabe eines Wasserstofftanksystems | |
DE102019219427A1 (de) | Verfahren zum Überwachen eines Energiespeichers in einem Kraftfahrzeug | |
EP1615087B1 (de) | Steuer- und Regeleinheit | |
WO2008014940A1 (de) | Steuergerät und verfahren zur steuerung von funktionen | |
DE102004041672B4 (de) | Notbremseinrichtung und Bremssystem für ein Schienenfahrzeug sowie Verfahren zum Sicherstellen einer Notbremsfunktion bei Schienenfahrzeugen | |
DE102013021231A1 (de) | Verfahren zum Betrieb eines Assistenzsystems eines Fahrzeugs und Fahrzeugsteuergerät | |
DE102014207623B4 (de) | Verfahren zum Managen einer Temperaturanomalie in einem Wasserstofftank und System zum Überwachen von Temperaturen in demselben | |
EP1081362A2 (de) | Verfahren zum gesteuerten Betrieb einer Brennkraftmaschine nach Fehlerdiagnose | |
WO2005003972A2 (de) | Verfahren zu überprüfung der sicherheit und zuverlässigkeit softwarebasierter elektronischer systeme | |
EP2013731B1 (de) | Schaltungsanordnung und verfahren zum betrieb einer schaltungsanordnung | |
DE102017220068A1 (de) | Verfahren und Onboard-Steuereinheit zum Steuern und/oder Überwachen von Komponenten eines Schienenfahrzeugs | |
DE102004023084B3 (de) | Verfahren zur Spannungsüberwachung bei einer Fahrzeug-Steuergeräteanordnung | |
DE102020213771A1 (de) | Verfahren zum Überwachen einer Energiequelle in einem Bordnetz | |
DE102007046706A1 (de) | Steuervorrichtung für Fahrzeuge | |
DE10302054B4 (de) | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine | |
DE102019218074B4 (de) | Steuerung eines Fahrerassistenzsystems eines Kraftfahrzeugs | |
DE102018217728B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Schätzen von mindestens einer Leistungskennzahl eines Systems | |
DE102011078793A1 (de) | Dokumentation von Fehlern in einem Fehlerspeicher eines Kraftfahrzeugs | |
DE102015119611B4 (de) | Verbesserung der Diagnostizierbarkeit von Fail-operational Systemen | |
WO2004043737A2 (de) | Steuereinheit zur auslösung eines insassenschutzmittels in einem kraftfahrzeug und verfahren zur überwachung der ordnungsgemässen funktion einer vorzugsweise solchen steuereinheit | |
DE10220812A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Funktionsweise eines Systems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: CELLCENTRIC GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70372 STUTTGART, DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: CELLCENTRIC GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, STUTTGART, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: WALLINGER RICKER SCHLOTTER TOSTMANN PATENT- UN, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: WALLINGER RICKER SCHLOTTER TOSTMANN PATENT- UN, DE |