DE102019211493A1 - Verfahren zum Entlüften eines Kühlkreislaufs, Set einer Kühlmittelausgleichsanordnung und Kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum Entlüften eines Kühlkreislaufs, Set einer Kühlmittelausgleichsanordnung und Kraftfahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102019211493A1
DE102019211493A1 DE102019211493.8A DE102019211493A DE102019211493A1 DE 102019211493 A1 DE102019211493 A1 DE 102019211493A1 DE 102019211493 A DE102019211493 A DE 102019211493A DE 102019211493 A1 DE102019211493 A1 DE 102019211493A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
container
level
cooling circuit
coolant
venting
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.)
Withdrawn
Application number
DE102019211493.8A
Other languages
English (en)
Inventor
Andreas Hauk
Thierry Caramigeas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to DE102019211493.8A priority Critical patent/DE102019211493A1/de
Publication of DE102019211493A1 publication Critical patent/DE102019211493A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/029Expansion reservoirs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/02Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/028Deaeration devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/14Indicating devices; Other safety devices
    • F01P11/18Indicating devices; Other safety devices concerning coolant pressure, coolant flow, or liquid-coolant level
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2025/00Measuring
    • F01P2025/70Level
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/14Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04029Heat exchange using liquids
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746Pressure; Flow
    • H01M8/04768Pressure; Flow of the coolant
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entlüften eines Kühlkreislaufs (200) an welchen eine Kühlmittelausgleichsanordnung (100) angeschlossen ist, die einen Behälter (102) umfasst, der fluidmechanisch mit dem Kühlkreislauf (200) verbunden ist und dem ein Füllstandsensor (110) zur Messung eines Füllstandes eines im Behälter (102) vorhandenen Kühlmittels zugeordnet ist, umfassend die folgenden Schritte:- Umwälzen von im Kühlkreislauf (200) vorhandenem Fluid,- Erfassen eines ersten Füllstandes im Behälter (102) mittels des Füllstandsensors (110) zu einem ersten Zeitpunkt,- Erfassen eines zweiten Füllstandes im Behälter (102) mittels des Füllstandsensors (110) zu einem dem ersten Zeitpunkt zeitlich nachgelagerten zweiten Zeitpunkt, und- Stoppen des Umwälzens und Beenden der Entlüftung wenn festgestellt wird, dass der erste Füllstand dem zweiten Füllstand entspricht oder sich der erste Füllstand von dem zweiten Füllstand höchstens um einen Schwellwert unterscheidet.Die Erfindung betrifft außerdem ein Set einer Kühlmittelausgleichsanordnung (100) sowie ein Kraftfahrzeug.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entlüften eines Kühlkreislaufs, an welchen eine Kühlmittelausgleichsanordnung angeschlossen ist, die einen Behälter umfasst, der fluidmechanisch mit dem Kühlkreislauf verbunden ist und dem ein Füllstandsensor zur Messung eines Füllstandes eines im Behälter vorhandenen Kühlmittels zugeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Set einer Kühlmittelausgleichsanordnung sowie ein Kraftfahrzeug.
  • Kühlmittelkreislaufsysteme sind vor ihrer Inbetriebnahme zu entlüften, um später gewährleisten zu können, dass aufgrund von im Kühlkreislauf vorhandener Luft keine Überhitzungen entstehen. Für die Entlüftung sind entsprechende Entlüftungsroutinen bekannt, wobei die Luft in dem Behälter der Kühlmittelausgleichsanordnung, mithin dem Kühlmittelausgleichsbehälter abgeschieden wird. Die Dauer der Entlüftungsroutine stammt von einem aus Versuchen abgeleiteten Modell des Kühlkreislaufes, wobei durchsichtige Rohre Verwendung finden. Anhand dieser Rohre kann bei dem Versuchsaufbau kontrolliert und erfasst werden, wann die Entlüftung des Kühlkreislaufs vollständig abgeschlossen ist. Die aus diesen Versuchen modellierte Entlüftungsroutine wird auf alle Module übertragen, die in den Kühlkreislauf eingebunden sind. Da es der in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Kühlmittelleitung an der entsprechenden Transparenz zur Sichtung von Luft im Kühlkreislauf fehlt, besteht keine Möglichkeit, zu überprüfen, ob die Entlüftungsroutine vor der Inbetriebnahme ausgereicht hat, um die Luft aus dem Kühlkreislauf in der Kühlmittelausgleichsanordnung abzuscheiden. Um diesem Problem zu begegnen, wird die Entlüftungsroutine entsprechend verlängert, was zeit- und kostenintensiv ist. Auch im Wartungsfalle des Kraftfahrzeugs kann eine entsprechende Entlüftungsroutine notwendig werden, sodass auch in den Werkstätten unnötige Kosten aufgrund der Verzögerungen im Ablauf entstehen können.
  • Da es in Kühlmittelkreislaufsystemen im Betrieb zu Druckveränderungen kommen kann, beispielsweise aufgrund von Temperaturänderungen des Kühlmittels oder aufgrund einer Änderung der Drehzahl einer im Kühlkreislauf vorhandenen Umwälzpumpe, finden sogenannte Kühlmittelausgleichsbehälter Einsatz, die neben der Aufnahme des Kühlmittels auch den Flüssigkeitsdruck im System begrenzen können. Der Behälter der Kühlmittelausgleichsanordnung ist deshalb mit einem Hohlkörper ausgeführt, in welchem das Kühlmittelvolumen und ein Volumen einer Gasvorlage, beispielsweise ein Luftpolster, enthalten sind, die aufeinander abgestimmt und angepasst sind an die gegebenen Randbedingungen, wie einem erwarteten Temperaturhub, thermische Eigenschaften des Kühlmittels, Kühlmittelvolumen und Pumpenleistung der Umwälzpumpe. Entsprechende Kühlmittelausgleichsanordnungen, die bei einem Brennstoffzellensystem Einsatz finden, sind den Druckschriften US 8,431,282 B2 , US 6,733,910 B1 und US 7,314,680 B2 zu entnehmen.
  • Gerade der Kühlkreislauf eines Brennstoffzellenfahrzeugs fasst im Vergleich zum Fahrzeug mit einem klassischen Verbrennungsmotor ein deutlich größeres Volumen an Kühlmittel, sodass auch hier entsprechend verlängerte Entlüftungsroutinen erforderlich sind, um zu gewährleisten, dass die Luft aus dem Kühlkreislauf in die Kühlmittelausgleichsanordnung abgeschieden wird. Auch hier wird deshalb mit den heutigen Modulen eine Entlüftungsroutine vor der Inbetriebnahme der Brennstoffzellenaggregate durchgeführt, die zeit- und kostenaufwendig ist.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Entlüften eines Kühlkreislaufs, ein Set einer Kühlmittelausgleichsanordnung und ein Kraftfahrzeug anzugeben, die zumindest einen der vorstehend genannten Nachteile überwinden.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit dem Merkmalsbestand des Anspruchs 1, durch ein Set mit dem Merkmalsbestand des Anspruchs 9 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das Verfahren zum Entlüften eines Kühlkreislaufs umfasst insbesondere die folgenden Schritte:
    • - Umwälzen von im Kühlkreislauf vorhandenem Fluid, welches das Gas und die Flüssigkeit enthält kann,
    • - Erfassen eines ersten Füllstandes im Behälter mittels des Füllstandsensors zu einem ersten Zeitpunkt,
    • - Erfassen eines zweitens Füllstandes im Behälter mittels des Füllstandsensors zu einem dem ersten Zeitpunkt zeitlich nachgelagerten zweiten Zeitpunkt, und
    • - Stoppen des Umwälzens und Beenden der Entlüftung wenn festgestellt wird, dass der erste Kühlmittelfüllstand dem zweiten Kühlmittelfüllstand entspricht oder sich der erste Kühlmittelfüllstand von dem zweiten Kühlmittelfüllstand höchstens um einen vorgegebenen Schwellwert unterscheidet.
  • Damit ist eine Überwachung geschaffen, um zu prüfen, ob die gesamte Luft aus dem Kühlkreislauf bereits abgeschieden ist, und zwar auch dann, wenn die eigentliche, zeitintensive Entlüftungsroutine noch nicht beendet wäre. Durch die Entlüftungsroutine ist also die Möglichkeit eröffnet, die eigentliche, sehr lange Entlüftungsroutine, vorzeitig zu beenden, da feststellbar ist, dass auch schon früher keine Luft im System mehr vorhanden ist.
  • Als Füllstandsensor kommt beispielsweise ein analoger Füllstandsensor in Betracht, der als ein Ultraschallsensor gebildet sein kann. Alternativ oder ergänzend kann auch ein Radar-Sensor als Füllstandsmelder Verwendung finden. Der Füllstandsensor kann das Niveau des Kühlmittels im Behälter der Kühlmittelausgleichsanordnung überwachen.
  • In diesem Zusammenhang ist es deshalb möglich, dass der Füllstand im Behälter kontinuierlich oder getaktet erfasst wird, und zwar so lange, bis sich der Füllstand im Behälter nur noch innerhalb vorgegebener Grenzen verändert. Bei der Entlüftung, mithin beim Abscheiden von Gas aus dem Kühlkreislauf in die Kühlmittelausgleichsanordnung, sinkt der Füllstand im Behälter, was durch den Füllstandsensor erfassbar ist. Wenn also die gesamte Luft im Laufe der Entlüftungsroutine bereits vorzeitig komplett abgeschieden ist, wird es über eine längere Zeit keine Änderung des Füllstandes im Behälter mehr geben, was vom Füllstandsensor erfasst wird. Es ist daher auch möglich, dass mehr als zwei Füllstände zeitlich aufeinanderfolgend im Behälter erfasst werden, sodass eine Mehrzahl an Füllständen miteinander verglichen werden, um zu prüfen, ob sich diese Füllstände höchstens um einen vorgegebenen Schwellwert unterscheiden. Bleibt eine Mehrzahl an Füllständen hinter dem Schwellwert zurück, so ist dies ein Indiz dafür, dass keine Luft aus dem Kühlkreislauf mehr abgeschieden wird.
  • Die Entropie des Systems sollte eigentlich gewährleisten, dass zwischen der ersten Messung des Füllstandes und der zweiten Messung des Füllstandes im Behälter während des Entlüftens Unterschiede im Füllstand eintreten, es kann jedoch vorkommen, dass zufällig zwei identische Messwerte zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst werden, die also den gleichen Füllstand ergeben, obwohl aufgrund der seit dem Beginn des Entlüftens verstrichenen Zeit es eindeutig noch nicht sein kann, dass alle Luft aus dem Kühlkreislauf entfernt ist. Aus diesem Grunde ist es daher vorteilhaft, wenn das Umwälzen erst gestoppt und das Entlüften erst dann beendet wird, nachdem eine vorgegebene Mindestzeitdauer zum Entlüften verstrichen ist.
  • Alternativ oder ergänzend ist es möglich, die Entlüftungsroutine nicht sofort zu beenden, sondern nur an bestimmten Stellen zu verkürzen. Es ist daher möglich, dass bei dem Feststellen das Umwälzen des Fluids im Kühlkreislauf für eine vorgegebene Nachlaufzeit fortgesetzt und erst bei dem oder nach dem Ablauf der Nachlaufzeit gestoppt wird.
  • Während der Entlüftungsroutine sind außerdem Nebenaggregate, wie beispielsweise eine Umwälzpumpe oder ein Thermostatventil im Einsatz, die ebenfalls zu Füllstandsänderungen im Behälter beitragen könnten. Es ist daher sinnvoll, wenn Füllstandsänderungen bei der Bewertung unberücksichtigt bleiben, die einem äußeren, nicht das abgeschiedene Gas betreffenden Einfluss unterliegen. In diesem Zusammenhang ist es daher möglich, eine durch eine Umwälzpumpe hervorgerufene Füllstandsänderung mittels des Füllstandsensors zu erfassen und bei der Bewertung von Füllstandänderungen im Behälter unberücksichtigt zu lassen. Da eine Umwälzpumpe typischerweise ein wellenförmiges Signal liefert, wird auch die Füllstandänderung wellenförmig erfassbar sein, sodass die Bewertung oder Auswertung des Füllstandes um diese Wellenform bereinigt wird, bevor der erste Füllstand und der zweite Füllstand erfasst werden. Entsprechend verhält es sich mit einem Thermostatventil, wobei bei Betätigung des Thermostatventils zugleich ein Senken oder ein Anheben des Füllstandes möglich ist, was ebenfalls durch den Füllstandsensor erfassbar ist. Auch hierbei wird zunächst eine Bereinigung des Einflusses des Thermostatventils vorgenommen, bevor der erste Füllstand mit dem zweiten Füllstand verglichen wird.
  • Da durch den Füllstandsensor zusätzliche Kosten entstehen, ist die Möglichkeit eröffnet, dass dieser nur für die Entlüftungsroutine verbaut wird. Damit ist also der Füllstandsensor einem ersten Behälterdeckel zugeordnet oder daran angeordnet. Nach dem Beenden der erfolgreichen Entlüftung kann dann der erste Behälterdeckel mit dem Füllstandsensor vom Behälter abgenommen und durch einen füllstandsensorfreien, zweiten Behälterdeckel ersetzt werden. Somit ist also die Möglichkeit eröffnet, dass der für die Entlüftungsroutinen notwendige Sensordeckel immer am Band bleibt, wobei das Fahrzeug später mit einem sensorfreien Standarddeckel ausgeliefert wird.
  • Für Werkstätten kann es interessant sein, wenn diesen zu Wartungszwecken ebenfalls ein Sensordeckel bereitgestellt wird. Vorzugsweise wird ihnen ein erfindungsgemäßes Set einer Kühlmittelausgleichsanordnung bereitgestellt. Das Set einer Kühlmittelausgleichsanordnung umfasst insbesondere einen Behälter, der ausgebildet ist, fluidmechanisch mit einem Kühlkreislauf verbunden zu werden, ferner einen ersten Behälterdeckel, dem ein Füllstandsensor zur Messung eines Füllstandes, eines im Behälter vorhandenen Kühlmittels zugeordnet oder ein solcher daran angeordnet ist, sowie einen füllstandsensorfreien, zweiten Behälterdeckel.
  • Es besteht die Möglichkeit, dass auch das Kraftfahrzeug selbst die Entlüftungsroutinen durchführen kann, wozu ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug Einsatz findet. Dieses umfasst insbesondere einen Kühlkreislauf, an welchen eine Kühlmittelausgleichsanordnung angeschlossen ist, die einen Behälter umfasst, der fluidmechanisch mit dem Kühlkreislauf verbunden ist und dem ein Füllstandsensor zur Messung eines Füllstandes eines im Behälter vorhandenen Kühlmittels zugeordnet ist, wobei eine Steuerungseinrichtung vorhanden ist, die ausgebildet ist:
    • - ein Umwälzen von im Kühlkreislauf vorhandenem Fluid mittels einer Umwälzpumpe zu veranlassen,
    • - einen ersten Füllstand im Behälter mittels des Füllstandsensors zu einem ersten Zeitpunkt zu erfassen,
    • - einen zweiten Füllstand im Behälter mittels des Füllstandsensors zu einem dem ersten Zeitpunkt zeitlich nachgelagerten zweiten Zeitpunkt zu erfassen, und
    • - ein Stoppen des Umwälzens und ein Beenden des Entlüften zu veranlassen, wenn festgestellt wird, dass der erste Kühlmittelfüllstand dem zweiten Kühlmittelfüllstand entspricht oder sich der erste Kühlmittelfüllstand von dem zweiten Kühlmittelfüllstand höchstens um einen Schwellwert unterscheidet.
  • Die für das Verfahren erläuterten Vorteile und vorteilhaften Ausgestaltungen gelten daher in gleichen Maße für das erfindungsgemäße Set einer Kühlmittelausgleichsanordnung sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
  • Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
    • 1 einen Kühlkreislauf, in welchen ein Brennstoffzellenstapel eingebunden ist, und an welchen eine Kühlmittelausgleichsanordnung fluidmechanisch angeschlossen ist, und
    • 2 ein Set einer Kühlmittelausgleichsanordnung.
  • Die in den Figuren dargestellten Abmessungen und Formgebungen sind rein illustrativer Natur. Sie können daher in Form, in Dimension sowie in ihren gegenseitigen Größenverhältnissen varrieren.
  • In 1 ist ein Kühlkreislauf 200 gezeigt, in den ein Brennstoffzellenstapel 300 eingebunden ist. Gerade bei Kühlkreisläufen 200 mit solchen Brennstoffzellenaggregaten ist ein größeres Kühlmittelvolumen vorhanden als bei klassischen Verbrennungsmotoren, sodass die Entlüftungsroutine von Brennstoffzellensystemen entsprechend länger ausfällt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Entlüften eines Kühlkreislaufs 200 ist grundsätzlich aber auch bei Kraftfahrzeugen einsetzbar, die mit klassischen Verbrennungsmotoren ausgestattet sind. Der Kühlkreislauf 200 ist in typischerweise ein geschlossener Kreislauf, in welchem mindestens ein (nicht näher gezeigter) Wärmetauscher und eine Umwälzpumpe 202 vorliegen, um das im Kühlkreislauf 200 vorhandene Kühlmittel zu zirkulieren. Über ein Kühlkreislaufanschlussstück 104, welches die fluidmechanische Verbindung zwischen einer Kühlmittelausgleichsanordnung 100 und dem Kühlkreislauf 200 herstellt, lassen sich Druckveränderungen im Kühlkreislauf 200 regulieren. Es besteht zudem die Möglichkeit, ein entsprechendes Thermostatventil 114 entweder in die Kühlmittelleitung des Kühlkreislaufs 200 unmittelbar oder auch in das Kühlkreislaufanschlussstück 104 zu integrieren. Aus der Figur ist zusätzlich ersichtlich, dass dem Behälter 102 ein Füllstutzen 108 zugewiesen ist, der auch verschließbar sein kann und/oder der mit einem Druckventil versehen ist, das erst bei Erreichen eines vorgegebenen Überdrucks (insbesondere selbsttätig) geöffnet wird.
  • Der Behälter 102 der Kühlmittelausgleichsanordnung 100 umfasst einen Füllstandsensor 110, um den Füllstand eines im Behälter 102 vorhandenen Kühlmittels zu messen. Der Füllstandsensor 110 ist beispielsweise ein Ultraschallsensor. Die erfassten Werte können über eine strichliert dargestellte Kommunikationsverbindung an eine Steuereinrichtung 116 gemeldet und dort ausgewertet werden. Die Steuereinrichtung 116 kann beispielsweise das Brennstoffzellensteuergerät oder auch das Steuergerät des Kraftfahrzeugs selbst sein.
  • Vor der Inbetriebnahme des Brennstoffzellenfahrzeugs ist der Kühlkreislauf 200 zu entlüften. Hierzu ist die Steuereinrichtung 116 ausgebildet:
    • - ein Umwälzen von im Kühlkreislauf 200 vorhandenem Fluid mittels der Umwälzpumpe 202 zu veranlassen,
    • - einen ersten Füllstand im Behälter 102 mittels des Füllstandsensors 110 zu einem ersten Zeitpunkt zu erfassen,
    • - einen zweiten Füllstand im Behälter 102 mittels des Füllstandsensors 110 zu einem dem ersten Zeitpunkt zeitlich nachgelagerten zweiten Zeitpunkt zu erfassen, und
    • - ein Stoppen des Umwälzens und ein Beenden des Entlüftens zu veranlassen, wenn festgestellt wird, dass der erste Füllstand dem zweiten Füllstand entspricht oder sich der erste Füllstand von dem zweiten Füllstand höchstens um einen vorgegebenen Schwellwert unterscheidet.
  • Es ist dabei möglich, dass die Steuereinrichtung 116 den Füllstand im Behälter 102 kontinuierlich oder zeitlich getaktet erfasst und zwar so lange, bis sich der Füllstand im Behälter 102 nur noch innerhalb vorgegebener Grenzen, gegebenenfalls sogar überhaupt nicht mehr messbar verändert. Dies ist ein Indiz dafür, dass die Luft aus dem Kühlkreislauf 200 vollständig entwichen ist, da diese im Behälter 102 abgeschieden wurde, was sich auf den Füllstand im Behälter 102 auswirkte. Eine klassische Entlüftungsroutine kann dabei also vorzeitig beendet werden, womit wertvolle Zeit und Kosten eingespart sind.
  • Die Steuereinrichtung 116 ist ausgebildet, Füllstandsänderungen bei der Bewertung unberücksichtigt zu lassen, die einem äußeren, nicht das abgeschiedene Gas aus dem Kühlkreislauf 200 betreffenden, Einfluss unterliegen. Beispielsweise ist hierzu die Steuerungseinrichtung 116 ausgebildet, die durch die Umwälzpumpe 202 hervorgerufenen, typischerweise sinuswellenförmigen Füllstandsänderungen mittels des Füllstandsensors 110 zu erfassen und bei der Bewertung von Füllstandsänderungen im Behälter 102 unberücksichtigt zu lassen. Zusätzlich ist die Steuereinrichtung 116 ausgebildet, die durch das Thermostatventil 114 hervorgerufenen, beispielsweise linearen oder annähernd linear verlaufenden Füllstandsänderungen mittels des Füllstandsensors 110 zu erfassen und bei der Bewertung von Füllstandsänderungen im Behälter 102 unberücksichtigt zu lassen.
  • In 2 ist ein Set einer Kühlmittelausgleichsanordnung 100 nach 1 gezeigt, wobei dieses einen Behälter 102 umfasst, der ausgebildet ist, fluidmechanisch mit dem Kühlkreislauf 200 verbunden zu werden. Das Set umfasst einen ersten Behälterdeckel 106, der den Füllstandsensor 110 zur Messung des Füllstandes im Behälter 102 aufweist. Außerdem weist das Set einen zweiten Behälterdeckel 112 auf, der füllstandsensorfrei gebildet ist. Mit diesem Set ist es möglich, Werkstätten kostengünstig die Möglichkeit zu eröffnen, bei Brennstoffzellenfahrzeugen Entlüftungsroutinen auszuführen während das Kraftfahrzeug mit dem sensorfreien, kostengünstigeren Deckel an den Kunden ausgeliefert wird.
  • Insgesamt liegt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Möglichkeit vor, die typischerweise sehr lang andauernde Entlüftungsroutine deutlich zu verkürzen sowohl bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor als auch bei Kraftfahrzeugen, die mit einem Brennstoffzellenaggregat ausgestattet sind. Insbesondere bei Letzteren ist das Verfahren von Vorteil, da Brennstoffzellenfahrzeuge in ihren Kühlkreisläufen 201 ein deutlich größeres Kühlmittelvolumen aufweisen als die Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Kühlmittelausgleichsanordnung
    102
    Behälter (Kühlmittelausgleichsbehälter)
    104
    Kühlkreislaufanschlussstück
    106
    erster Behälterdeckel
    108
    Füllstutzen
    110
    Füllstandsensor
    112
    zweiter Behälterdeckel
    114
    Thermostatventil
    116
    Steuereinrichtung
    200
    Kühlkreislauf
    202
    Umwälzpumpe
    300
    Brennstoffzellenstapel
  • 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
    • US 8431282 B2 [0003]
    • US 6733910 B1 [0003]
    • US 7314680 B2 [0003]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Entlüften eines Kühlkreislaufs (200), an welchen eine Kühlmittelausgleichsanordnung (100) angeschlossen ist, die einen Behälter (102) umfasst, der fluidmechanisch mit dem Kühlkreislauf (200) verbunden ist und dem ein Füllstandsensor (110) zur Messung eines Füllstandes eines im Behälter (102) vorhandenen Kühlmittels zugeordnet ist, umfassend die folgenden Schritte: - Umwälzen von im Kühlkreislauf (200) vorhandenem Fluid, - Erfassen eines ersten Füllstandes im Behälter (102) mittels des Füllstandsensors (110) zu einem ersten Zeitpunkt, - Erfassen eines zweiten Füllstandes im Behälter (102) mittels des Füllstandsensors (110) zu einem dem ersten Zeitpunkt zeitlich nachgelagerten zweiten Zeitpunkt, und - Stoppen des Umwälzens und Beenden der Entlüftung wenn festgestellt wird, dass der erste Füllstand dem zweiten Füllstand entspricht oder sich der erste Füllstand von dem zweiten Füllstand höchstens um einen Schwellwert unterscheidet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstand im Behälter (102) kontinuierlich oder getaktet erfasst wird, solange, bis sich der Füllstand im Behälter (102) nur noch innerhalb vorgegebener Grenzen verändert.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Umwälzen erst gestoppt und das Entlüften erst dann beendet wird, nachdem eine vorgegebene Mindestzeitdauer zum Entlüften verstrichen ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Feststellen das Umwälzen des Fluids im Kühlkreislauf (200) für eine vorgegebene Nachlaufzeit fortgesetzt und erst bei dem oder nach dem Ablauf der Nachlaufzeit gestoppt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Füllstandsänderungen bei der Bewertung unberücksichtigt bleiben, die einem äußeren, nicht abgeschiedenes Gas betreffenden, Einfluss unterliegen.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch eine Umwälzpumpe (202) hervorgerufene Füllstandsänderung mittels des Füllstandsensors (110) erfasst und bei der Bewertung von Füllstandsänderungen im Behälter (102) unberücksichtigt bleibt.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch ein Thermostatventil (114) hervorgerufene Füllstandsänderung mittels des Füllstandsensors (110) erfasst und bei der Bewertung von Füllstandsänderungen im Behälter (102) unberücksichtigt bleibt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstandsensor (110) einem ersten Behälterdeckel (106) zugeordnet oder daran angeordnet ist, und dass nach dem Beenden der Entlüftung der erste Behälterdeckel (106) vom Behälter (102) abgenommen und durch einen Füllstandsensorfreien, zweiten Behälterdeckel (112) ersetzt wird.
  9. Set einer Kühlmittelausgleichsanordnung (100), mit einem Behälter (102), der ausgebildet ist, fluidmechanisch mit einem Kühlkreislauf (200) verbunden zu werden, mit einem ersten Behälterdeckel (106), dem ein Füllstandsensor (110) zur Messung eines Füllstandes eines im Behälter (102) vorhandenen Kühlmittels zugeordnet oder ein solcher daran angeordnet ist, und mit einem Füllstandsensorfreien, zweiten Behälterdeckel (112).
  10. Kraftfahrzeug mit einem Kühlkreislauf (200) an welchen eine Kühlmittelausgleichsanordnung (100) angeschlossen ist, die einen Behälter (102) umfasst, der fluidmechanisch mit dem Kühlkreislauf (200) verbunden ist und dem ein Füllstandsensor (110) zur Messung eines Füllstandes eines im Behälter (102) vorhandenen Kühlmittels zugeordnet ist, und mit einer Steuereinrichtung (116) die ausgebildet ist: - ein Umwälzen von im Kühlkreislauf (200) vorhandenem Fluid mittels einer Umwälzpumpe (202) zu veranlassen, - einen ersten Füllstand im Behälter (102) mittels des Füllstandsensors (110) zu einem ersten Zeitpunkt zu erfassen, - einen zweiten Füllstand im Behälter (102) mittels des Füllstandsensors (110) zu einem dem ersten Zeitpunkt zeitlich nachgelagerten zweiten Zeitpunkt zu erfassen, und - ein Stoppen des Umwälzens und ein Beenden des Entlüftens zu veranlassen, wenn festgestellt wird, dass der erste Füllstand dem zweiten Füllstand entspricht oder sich der erste Füllstand von dem zweiten Füllstand höchstens um einen Schwellwert unterscheidet.
DE102019211493.8A 2019-08-01 2019-08-01 Verfahren zum Entlüften eines Kühlkreislaufs, Set einer Kühlmittelausgleichsanordnung und Kraftfahrzeug Withdrawn DE102019211493A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019211493.8A DE102019211493A1 (de) 2019-08-01 2019-08-01 Verfahren zum Entlüften eines Kühlkreislaufs, Set einer Kühlmittelausgleichsanordnung und Kraftfahrzeug

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019211493.8A DE102019211493A1 (de) 2019-08-01 2019-08-01 Verfahren zum Entlüften eines Kühlkreislaufs, Set einer Kühlmittelausgleichsanordnung und Kraftfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019211493A1 true DE102019211493A1 (de) 2021-02-04

Family

ID=74165694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019211493.8A Withdrawn DE102019211493A1 (de) 2019-08-01 2019-08-01 Verfahren zum Entlüften eines Kühlkreislaufs, Set einer Kühlmittelausgleichsanordnung und Kraftfahrzeug

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102019211493A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023152536A1 (en) * 2022-02-09 2023-08-17 Volvo Truck Corporation Systems and methods for gas level detection

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6733910B1 (en) * 2000-10-31 2004-05-11 Power Plug Inc. Fuel cell coolant tank system
US7314680B2 (en) * 2004-09-24 2008-01-01 Hyteon Inc Integrated fuel cell power module
US20100089170A1 (en) * 2008-10-09 2010-04-15 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Coolant Flow Measurement Devices and Methods of Measuring Coolant Flow
JP2012221723A (ja) * 2011-04-08 2012-11-12 Panasonic Corp 燃料電池システム
US8431282B2 (en) * 2007-04-13 2013-04-30 GM Global Technology Operations LLC Closed coolant loop with expansion device for a fuel cell system
GB2533265A (en) * 2014-12-01 2016-06-22 Intelligent Energy Ltd Fuel cell system
DE102016004285A1 (de) * 2016-04-07 2016-12-22 Daimler Ag Verfahren zum Überwachen einer elektrischen Kühlmittelpumpe

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6733910B1 (en) * 2000-10-31 2004-05-11 Power Plug Inc. Fuel cell coolant tank system
US7314680B2 (en) * 2004-09-24 2008-01-01 Hyteon Inc Integrated fuel cell power module
US8431282B2 (en) * 2007-04-13 2013-04-30 GM Global Technology Operations LLC Closed coolant loop with expansion device for a fuel cell system
US20100089170A1 (en) * 2008-10-09 2010-04-15 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Coolant Flow Measurement Devices and Methods of Measuring Coolant Flow
JP2012221723A (ja) * 2011-04-08 2012-11-12 Panasonic Corp 燃料電池システム
GB2533265A (en) * 2014-12-01 2016-06-22 Intelligent Energy Ltd Fuel cell system
DE102016004285A1 (de) * 2016-04-07 2016-12-22 Daimler Ag Verfahren zum Überwachen einer elektrischen Kühlmittelpumpe

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Do It Yourself -Kühlsystem entlüften: Anleitung zum richtigen Entlüften des Kühlkreislaufs; DOI: https://www.atp-autoteile.de/blog/kuehlsystem-entlueften/, 17.11.2017 *
Kühlflüssigkeit prüfen und nachfüllen – Zeitpunkt, Ablauf und mögliche Probleme; Deutsche Automobil Treuhand GmbH; in: 73760 Ostfildern; DOI: https://www.fairgarage.de/kuehlfluessigkeit-nachfuellen *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023152536A1 (en) * 2022-02-09 2023-08-17 Volvo Truck Corporation Systems and methods for gas level detection

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19813800B4 (de) Verfahren und Einrichtung zum Ermitteln des Kraftstoffdampfdrucks
DE19636431B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung der Funktionsfähigkeit einer Tankentlüftungsanlage
EP1928675B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur erkennung von leckagen in einer kraftfahrzeug-luftfederanordnung
DE112012005026B4 (de) Verfahren zum Ermitteln einer Leckage in einem Dampfmanagementsystem eines Kraftstoffsystems eines Kraftfahrzeugs sowie Dampfmanagementsysteme für ein Kraftfahrzeug mit Mitteln zum Ermitteln von Leckagen
DE202010007655U1 (de) Vorrichtung zur Überwachung und Optimierung von Spritzgießprozessen
DE102007025835A1 (de) Diagnose von Leckagen an Druckluftsystemen, insbesondere in Nutzfahrzeugen
DE102005011443B4 (de) Messanordnung und Verfahren zum diskontinuierlichen Bestimmen des Verwendungspotentials zumindest einer in einer Arbeitsmaschine verwendeten Betriebsflüssigkeit
EP0952332A2 (de) Verfahren zur Bestimmung von Leckagen im Kraftstoffversorgungssystem eines Kraftfahrzeuges
DE102019211493A1 (de) Verfahren zum Entlüften eines Kühlkreislaufs, Set einer Kühlmittelausgleichsanordnung und Kraftfahrzeug
DE2906897C2 (de)
DE102016107216A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Dichtheitsprüfung einer Komponente eines Kabelbaums für ein Fahrzeug
DE102011100029B4 (de) Vorrichtung zum Messen eines Kraftstoffflusses und Kalibriervorrichtung dafür
DE102020105403A1 (de) Verfahren zum Ermitteln des Verschmutzungsgrades eines Filterelements
DE102016009879A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Leckrate einer hydraulischen Komponente eines Fahrzeugs und dessen Restreichweite
DE102011057188B4 (de) Verfahren und System zum Messen einer Motorölverschlechterung
DE102013007324A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung einer Dichtigkeitsprüfung eines Flüssiggas-treibstoffsystems eines Kraftfahrzeugs
DE102007008612A1 (de) Testvorrichtung und Verfahren zur Überprüfung von Einspritzkomponenten
DE10133826A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung der Funktionsfähigkeit eines Behältnisses, insbesondere einer Tankanlage
DE102018212277A1 (de) Verfahren zum Überprüfen einer Dichtigkeit eines Hochvoltspeichergehäuses eines Kraftfahrzeugs sowie Dichtigkeitsmessvorrichtung für ein Hochvoltspeichergehäuse eines Kraftfahrzeugs
DE19830234C2 (de) Verfahren zum Prüfen einer Tankanlage in einem Kraftfahrzeug auf Dichtheit
DE102017111455A1 (de) Verfahren zur Prüfung einer durch ein Steuergerät gesteuerten Maschine
DE102013214044A1 (de) Verfahren zum Bestimmen der Masse des in einem Kryodrucktank gespeicherten Mediums
DE102011108007A1 (de) Verfahren zum Steuern des Systemdrucks in einem Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine
DE102007030003A1 (de) Prüfverfahren zur Beurteilung von Kraftstoffinjektoren
DE102020003324A1 (de) Verfahren zum Ermitteln der Konzentration von Wasser oder Korrosionsfrostschutz in einem Kühlmittel

Legal Events

Date Code Title Description
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F01P0011020000

Ipc: B60K0011020000

R163 Identified publications notified
R082 Change of representative

Representative=s name: HENTRICH PATENT- & RECHTSANWALTSPARTNERSCHAFT , DE

Representative=s name: HENTRICH PATENT- & RECHTSANWAELTE PARTG MBB, DE

Representative=s name: HENTRICH PATENTANWAELTE PARTG MBB, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee