DE102022209693A1 - Method and system for detecting a malfunction in a fuel cell system - Google Patents

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Markus Strasser
Nicolas Wussler
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren einer Fehlfunktion einer Ventilanordnung (16) in einem Tanksystem (11) für ein Brennstoffzellensystem (10), wobei das Tanksystem (11) mehrere Brennstofftanks (12, 13, 14), eine Brennstoffleitungsanordnung (15) zum Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks (12, 13, 14) und eine Ventilanordnung (16) mit jeweils einem Auslassventil (17, 18, 19) für jeden Brennstofftank (12, 13, 14) zum kontrollierten Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks (12, 13, 14) durch die Brennstoffleitungsanordnung (15), aufweist, mit den Schritten: Ermitteln eines Temperaturgradienten bezüglich einer Temperatur im jeweiligen Brennstofftank (12, 13, 14) während eines Betriebs des Brennstoffzellensystems (10), Durchführen von Vergleichen zwischen den jeweils ermittelten Temperaturgradienten zueinander und/oder zwischen den jeweils ermittelten Temperaturgradienten und wenigstens einem bereitgestellten Soll-Temperaturgradienten, und Detektieren einer Fehlfunktion der Ventilanordnung (16) basierend auf den Vergleichen. Die Erfindung betrifft ferner ein Tanksystem (11) und ein Computerprogrammprodukt (23) zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Außerdem betrifft die Erfindung ein computerlesbares Speichermittel (24), auf dem ein erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt (23) gespeichert ist.The present invention relates to a method for detecting a malfunction of a valve arrangement (16) in a tank system (11) for a fuel cell system (10), wherein the tank system (11) has a plurality of fuel tanks (12, 13, 14), a fuel line arrangement (15). Directing fuel from the fuel tanks (12, 13, 14) and a valve arrangement (16), each with an outlet valve (17, 18, 19) for each fuel tank (12, 13, 14) for the controlled routing of fuel from the fuel tanks (12 , 13, 14) through the fuel line arrangement (15), with the steps: determining a temperature gradient with respect to a temperature in the respective fuel tank (12, 13, 14) during operation of the fuel cell system (10), carrying out comparisons between the determined ones Temperature gradients to one another and/or between the respectively determined temperature gradients and at least one setpoint temperature gradient provided, and detecting a malfunction of the valve arrangement (16) based on the comparisons. The invention further relates to a tank system (11) and a computer program product (23) for carrying out the method according to the invention. The invention also relates to a computer-readable storage medium (24) on which a computer program product (23) according to the invention is stored.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Detektieren einer Fehlfunktion in einem Brennstoffzellensystem und insbesondere in einem Tanksystem eines Brennstoffzellensystems. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt zum Ausführen eines solchen Verfahrens sowie ein computerlesbares Speichermedium, auf welchem ein solches Computerprogrammprodukt gespeichert ist.The present invention relates to a method and a system for detecting a malfunction in a fuel cell system and in particular in a tank system of a fuel cell system. The invention further relates to a computer program product for carrying out such a method and to a computer-readable storage medium on which such a computer program product is stored.

Stand der TechnikState of the art

Brennstoffzellensysteme weisen in der Regel komplexe Tanksysteme auf. In der DE 10 2017 212 485 A1 wird beispielsweise ein System zum Speichern von Brennstoff in einem Tanksystem für ein Fahrzeug beschrieben, wobei das Tanksystem rohrförmige Tankbehälter und einen Hochdruckbrennstoffzuteiler mit einer integrierten Regel- und Sicherheitstechnik umfasst. Die Tankbehälter bestehen aus Metall und sind mit dem Hochdruckbrennstoffzuteiler mit der integrierten Regel- und Sicherheitstechnik modular zu einem Modul in flexibler Geometrie verbunden.Fuel cell systems usually have complex tank systems. In the DE 10 2017 212 485 A1 For example, a system for storing fuel in a tank system for a vehicle is described, the tank system comprising tubular tank containers and a high-pressure fuel distributor with integrated control and safety technology. The tank containers are made of metal and are connected to the high-pressure fuel distributor with the integrated control and safety technology to form a module with flexible geometry.

Im Fahrbetrieb sollten die Tankbehälter gegen mechanische und/oder thermische Belastungen wie Schütteln, Bremsen oder Beschleunigen möglichst gut geschützt sein. Dies gilt ebenso für den Schutz der Tankbehälter bei einem Unfall. Weiterhin ist es erstrebenswert, das Tanksystem stets zu überwachen, um möglichst frühzeitig etwaige Fehlfunktionen im Tanksystem zu erkennen. Bei der Verwendung von mehreren Tankbehältern stellt dies stets eine Herausforderung dar.When driving, the tank containers should be protected as well as possible against mechanical and/or thermal stress such as shaking, braking or acceleration. This also applies to the protection of the tank containers in the event of an accident. Furthermore, it is desirable to always monitor the tank system in order to detect any malfunctions in the tank system as early as possible. This always presents a challenge when using multiple tank containers.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren und ein System zum Detektieren einer Fehlfunktion in einem Tanksystem eines Brennstoffzellensystems vorgeschlagen. Insbesondere werden ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein Tanksystem nach Anspruch 7, ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 9 und ein computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 10 vorgeschlagen. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren. Dabei gelten Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben sind auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Tanksystem, dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt, dem erfindungsgemäßen Speichermedium und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird und/oder werden kann.Within the scope of the present invention, a method and a system for detecting a malfunction in a tank system of a fuel cell system are proposed. In particular, a method according to claim 1, a tank system according to claim 7, a computer program product according to claim 9 and a computer-readable storage medium according to claim 10 are proposed. Further embodiments of the invention result from the subclaims, the description and the figures. Features that are described in connection with the method also apply in connection with the tank system according to the invention, the computer program product according to the invention, the storage medium according to the invention and vice versa, so that reference is and/or can always be made to each other with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Detektieren einer Fehlfunktion einer Ventilanordnung in einem Tanksystem, insbesondere für ein Brennstoffzellensystem, vorgeschlagen. Das Tanksystem umfasst mehrere Brennstofftanks, eine Brennstoffleitungsanordnung zum Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks und eine Ventilanordnung mit jeweils einem Auslassventil für jeden Brennstofftank zum kontrollierten Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks durch die Brennstoffleitungsanordnung. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

  • - Ermitteln eines Temperaturgradienten bezüglich einer Temperatur im jeweiligen Brennstofftank während eines Betriebs des Bren nstoffzel lensystems,
  • - Durchführen von Vergleichen zwischen den jeweils ermittelten Temperaturgradienten zueinander und/oder zwischen den jeweils ermittelten Temperaturgradienten und wenigstens einem bereitgestellten Soll-Temperaturgradienten, und
  • - Detektieren einer Fehlfunktion der Ventilanordnung basierend auf den Vergleichen.
According to a first aspect of the present invention, a method for detecting a malfunction of a valve arrangement in a tank system, in particular for a fuel cell system, is proposed. The tank system includes a plurality of fuel tanks, a fuel line assembly for directing fuel from the fuel tanks, and a valve assembly, each having an outlet valve for each fuel tank, for controlling fuel from the fuel tanks through the fuel line assembly. The procedure has the following steps:
  • - Determining a temperature gradient with respect to a temperature in the respective fuel tank during operation of the fuel cell system,
  • - Carrying out comparisons between the respectively determined temperature gradients to one another and/or between the respectively determined temperature gradients and at least one setpoint temperature gradient provided, and
  • - Detecting a malfunction of the valve assembly based on the comparisons.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass anhand von ermittelbaren Temperaturgradienten in den Brennstofftanks auf relativ einfache Weise aussagekräftige Rückschlüsse hinsichtlich einer möglichen Fehlfunktion der Ventilanordnung gezogen werden können. Basierend auf den erfindungsgemäßen Vergleichen bzw. anhand der erfindungsgemäßen Vergleiche kann eine Fehlfunktion insbesondere dahingehend detektiert werden, dass ein Nichtschalten und/oder ein Nichtöffnen eines Auslassventils, insbesondere während eines Normalbetriebs des Brennstoffzellensystems, beispielsweise während einer Masse- und/oder Brennstoffentnahme aus den Brennstofftanks, erkannt wird. Demnach kann unter der Fehlfunktion ein Nichtschalten und/oder ein Nichtöffnen eines Auslassventils verstanden werden. Werden das Nichtschalten und/oder das Nichtöffnen erkannt, können entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um daraus möglicherweise resultierenden Problemen Rechnung zu tragen. Insbesondere kann ein Betrieb des Brennstoffzellensystems bzw. des Tanksystems verhindert werden, bei welchem eines der Auslassventile unbeabsichtigt geschlossen ist, wodurch der zugehörige Brennstofftank nicht wie gewünscht entleert werden würde oder könnte.In the context of the present invention, it was found that meaningful conclusions regarding a possible malfunction of the valve arrangement can be drawn in a relatively simple manner based on detectable temperature gradients in the fuel tanks. Based on the comparisons according to the invention or on the basis of the comparisons according to the invention, a malfunction can be detected in particular to the effect that non-switching and/or non-opening of an exhaust valve, in particular during normal operation of the fuel cell system, for example during mass and/or fuel removal from the fuel tanks, is recognized. Accordingly, the malfunction can be understood as meaning that an exhaust valve does not switch and/or does not open. If non-switching and/or non-opening is detected, appropriate countermeasures can be initiated to address any problems that may arise. In particular, operation of the fuel cell system or the tank system can be prevented in which one of the outlet valves is unintentionally closed, as a result of which the associated fuel tank would not or could not be emptied as desired.

Im Rahmen des Verfahrens können ferner, basierend auf der detektierten und/oder dargestellten Fehlfunktion, vordefinierte Maßnahmen initiiert werden. Das heißt, wird die Fehlfunktion und/oder wenigstens eine Fehlfunktion detektiert, kann wenigstens eine vordefinierte Maßnahme initiiert werden. Unter der Maßnahme kann das Ausgeben eines optischen und/oder akustischen Warnsignals verstanden werden. Das Warnsignal kann für einen Nutzer des Tanksystems und/oder des Brennstoffzellensystems, beispielsweise in Form eines Fahrers eines Fahrzeugs mit dem Brennstoffzellensystem, akustisch und/oder optisch wahrnehmbar ausgegeben werden.As part of the method, predefined measures can also be initiated based on the detected and/or displayed malfunction. This means that if the malfunction and/or at least one malfunction is detected, at least one predefined measure can be initiated. Under the measure, spending can a visual and/or acoustic warning signal can be understood. The warning signal can be issued acoustically and/or visually for a user of the tank system and/or the fuel cell system, for example in the form of a driver of a vehicle with the fuel cell system.

Die Fehlfunktion kann detektiert und anschließend dargestellt werden. Unter dem Darstellen der Fehlfunktion kann das vorstehend beschriebene Ausgeben eines Warnsignals verstanden werden. Ferner kann unter dem Darstellen der Fehlfunktion das Erzeugen eines Warnsignals verstanden werden, das in einem Speicher gespeichert wird, von welchem es beispielsweise bei einer Inspektion des Tanksystems von einer Fachkraft ausgelesen werden kann. Anhand des ausgelesenen Warnsignals können Rückschlüsse über eine möglicherweise stattgefundene oder noch immer vorliegende Fehlfunktion gezogen werden. Anschließend können Maßnahmen ergriffen werden, um die Fehlfunktion zumindest zukünftig zu vermeiden.The malfunction can be detected and then displayed. Representing the malfunction can be understood to mean issuing a warning signal as described above. Furthermore, the representation of the malfunction can be understood as meaning the generation of a warning signal which is stored in a memory from which it can be read by a specialist, for example during an inspection of the tank system. Based on the warning signal read out, conclusions can be drawn about a malfunction that may have occurred or is still present. Measures can then be taken to at least avoid the malfunction in the future.

Darunter, dass ein Soll-Temperaturgradient bereitgestellt wird, kann verstanden werden, dass der Soll-Temperaturgradient aus einem Speicher ausgelesen und dadurch für den Vergleich bereitgestellt oder zunächst berechnet und erst dann für den Vergleich bereitgestellt werden kann. Das heißt, unter dem Bereitstellen kann auch ein Ermitteln und/oder Berechnen des Soll-Temperaturgradienten verstanden werden.The fact that a target temperature gradient is provided can be understood to mean that the target temperature gradient can be read out of a memory and thereby made available for the comparison or can first be calculated and only then made available for the comparison. This means that providing can also be understood as determining and/or calculating the target temperature gradient.

Unter den Auslassventilen können Tankventile verstanden werden, die jeweils direkt oder im Wesentlichen direkt an den Brennstofftanks installiert sind. Unter den Brennstofftanks sind vorzugsweise Wasserstofftanks zu verstehen. Unter dem Detektieren und einem möglichen Darstellen einer Fehlfunktion der Ventilanordnung basierend auf den Vergleichen kann verstanden werden, dass die wenigstens eine Fehlfunktion anhand der Vergleiche bzw. anhand entsprechender Vergleichsergebnisse detektiert und dargestellt werden kann. Das heißt, die Vergleichsergebnisse können zum Detektieren und Darstellen der Fehlfunktion entsprechend ausgewertet und/oder bei einer geeigneten Berechnung berücksichtigt werden. Das Verfahren kann insbesondere zum Detektieren einer Fehlfunktion einer Ventilanordnung in einem Brennstoffzellensystem eines Fahrzeugs, insbesondere während eines Betriebs des Brennstoffzellensystems im Fahrzeug, durchgeführt werden.The outlet valves can be understood to mean tank valves, which are each installed directly or essentially directly on the fuel tanks. The fuel tanks are preferably hydrogen tanks. Detecting and possibly displaying a malfunction of the valve arrangement based on the comparisons can be understood to mean that the at least one malfunction can be detected and displayed based on the comparisons or based on corresponding comparison results. This means that the comparison results can be evaluated accordingly to detect and display the malfunction and/or taken into account in a suitable calculation. The method can be carried out in particular to detect a malfunction of a valve arrangement in a fuel cell system of a vehicle, in particular during operation of the fuel cell system in the vehicle.

Die Temperaturgradienten werden vorzugsweise nach einem elektrischen Ansteuern der Auslassventile, insbesondere bei einem Start des Brennstoffzellensystems und/oder während eines Betriebs des Brennstoffzellensystems, ermittelt. Das Ermitteln der Temperaturgradienten kann mit geeigneter Messsensorik und einer Recheneinheit durchgeführt werden, die mit der Messsensorik in Signalverbindung steht. Die Messsensorik kann eine Temperatursensorik zum Ermitteln der Temperaturgradienten aufweisen.The temperature gradients are preferably determined after the exhaust valves are electrically activated, in particular when the fuel cell system is started and/or during operation of the fuel cell system. Determining the temperature gradients can be carried out using suitable measuring sensors and a computing unit that is in signal connection with the measuring sensors. The measuring sensor system can have a temperature sensor system for determining the temperature gradients.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren können die Auslassventile alle gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig elektrisch angesteuert werden. Insbesondere können die Auslassventile bei einem Start des Brennstoffzellensystems bzw. des Betriebs des Brennstoffzellensystems parallel angesteuert werden. Das elektrische Ansteuern kann dahingehend verstanden werden, dass die Auslassventile, sofern möglich, in einen Freigabezustand zum Leiten des Brennstoffs aus dem jeweiligen Brennstofftank in die Brennstoffleitungsanordnung angesteuert werden.In a method according to the invention, the exhaust valves can all be electrically controlled simultaneously or essentially simultaneously. In particular, the outlet valves can be controlled in parallel when the fuel cell system is started or the fuel cell system is operating. The electrical activation can be understood to mean that the outlet valves, if possible, are activated into a release state for guiding the fuel from the respective fuel tank into the fuel line arrangement.

Vor dem Durchführen der erfindungsgemäßen Vergleiche kann ermittelt werden, ob nach dem vorstehend beschriebenen elektrischen Ansteuern der Auslassventile in einem oder mehreren Brennstofftanks eine vordefinierte Temperaturerhöhung vorliegt bzw. eine ermittelte Temperaturerhöhung über einem vordefinierten Grenzwert liegt. Ist dies der Fall, kann auf wenigstens einen nicht-druckausgeglichenen Brennstofftank und eine damit verbundene Rückbefüllung geschlossen werden. Das Durchführen der Vergleiche und/oder das erfindungsgemäße Detektieren kann beispielsweise nur dann durchgeführt werden, wenn zu keinem Brennstofftank mehr eine vordefinierte Temperaturänderung vorliegt bzw. wenn die ermittelten Temperaturänderungen jeweils unter dem vordefinierten Grenzwert liegen.Before carrying out the comparisons according to the invention, it can be determined whether, after the electrical activation of the outlet valves described above, there is a predefined temperature increase in one or more fuel tanks or whether a determined temperature increase is above a predefined limit value. If this is the case, it can be concluded that there is at least one non-pressure-balanced fuel tank and the associated refilling. Carrying out the comparisons and/or the detection according to the invention can, for example, only be carried out if there is no longer a predefined temperature change for any fuel tank or if the determined temperature changes are each below the predefined limit value.

Unter dem Durchführen von Vergleichen zwischen den jeweils ermittelten Temperaturgradienten zueinander kann verstanden werden, dass die zum jeweiligen Brennstofftank ermittelten Temperaturgradienten paarweise miteinander bzw. zueinander verglichen werden können. Auch ein gemeinsamer Vergleich aller ermittelten Temperaturgradienten zueinander ist möglich. Unter dem Durchführen von Vergleichen zwischen den jeweils ermittelten Temperaturgradienten und wenigstens einem bereitgestellten Soll-Temperaturgradienten kann verstanden werden, dass jeder ermittelte Temperaturgradient mit einem zugehörigen Soll-Temperaturgradient verglichen wird, wobei der Soll-Temperaturgradient, insbesondere bei gleichen Brennstofftanks, jeweils gleich, oder, insbesondere bei unterschiedlichen Brennstofftanks, unterschiedlich sein kann.By carrying out comparisons between the respectively determined temperature gradients with one another it can be understood that the temperature gradients determined for the respective fuel tank can be compared in pairs with one another or with one another. A joint comparison of all determined temperature gradients with one another is also possible. Carrying out comparisons between the respectively determined temperature gradients and at least one provided target temperature gradient can be understood to mean that each determined temperature gradient is compared with an associated target temperature gradient, whereby the target temperature gradient, in particular for the same fuel tanks, is the same in each case, or especially with different fuel tanks, can be different.

Das Verfahren kann nicht nur zum Detektieren einer Fehlfunktion einer Ventilanordnung in einem Tanksystem für ein Brennstoffzellensystem, sondern grundsätzlich auch für ein alternatives Tanksystem eines chemischen und/oder elektrochemischen Energiewandlers durchgeführt werden.The method can be used not only to detect a malfunction of a valve arrangement in a tank system for a fuel cell system, but in principle also for an alternative tank system of a chemical and / or electrochemical energy converter can be carried out.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass beim Durchführen der Vergleiche die ermittelten Temperaturgradienten jeweils paarweise miteinander verglichen werden, wobei, wenn eine Differenz zwischen einem ermittelten kleineren Temperaturgradienten für einen ersten Brennstofftank und einem ermittelten größeren Temperaturgradienten für einen zweiten Brennstofftank größer als eine vordefinierte Grenz-Differenz ist, eine Fehlfunktion in und/oder an dem Auslassventil für den ersten Brennstofftank detektiert wird. Auf diese Weise kann die Fehlfunktion schnell und unkompliziert ermittelt werden. Auf das Berechnen, Bereitstellen und/oder Verwenden von zusätzlichen Referenzwerten und/oder Schwellenwerten kann verzichtet werden. Im Rahmen des Verfahrens können zunächst die einzelnen Temperaturgradienten der Temperaturen in den Brennstofftanks ermittelt werden. Anschließend können Temperaturgradienten verschiedener Tanks, die vorzugsweise eine gleiche oder zumindest ähnliche Geometrie und damit eine ähnliche Abkühlkurve aufweisen, paarweise miteinander verglichen werden. Anschließend kann eine Differenz zwischen den paarweise verglichenen Temperaturgradienten ermittelt werden. Wenn die Differenz größer als ein vordefinierter Schwellenwert bzw. die Grenz-Differenz ist, kann auf eine Fehlfunktion, insbesondere auf ein nicht geöffnetes Auslassventil, für den Brennstofftank mit der geringeren Abkühlung, also für den Brennstofftank mit dem kleineren negativen Temperaturgradienten, geschlossen werden. Wenn wenigstens eine Differenz nach paarweisen Vergleichen aller Temperaturgradienten größer als ein vordefinierter Schwellenwert bzw. die Grenz-Differenz ist, kann auf eine Fehlfunktion, insbesondere auf ein nicht geöffnetes Auslassventil, für den Brennstofftank mit der geringsten Abkühlung, also für den Brennstofftank mit dem kleinsten negativen Temperaturgradienten, geschlossen werden. Unter der Differenz kann ein Differenzgradient verstanden werden. Beim paarweisen Vergleich können beispielsweise ein Temperaturgradient eines ersten Brennstofftanks mit einem Temperaturgradienten eines zweiten Brennstofftanks, der Temperaturgradient des ersten Brennstofftanks mit einem Temperaturgradienten eines dritten Brennstofftanks und der Temperaturgradient des zweiten Brennstofftanks mit dem Temperaturgradienten des dritten Brennstofftanks verglichen werden - wenn das Tanksystem drei Brennstofftanks aufweist.According to a further embodiment of the present invention, it is possible that when carrying out the comparisons, the determined temperature gradients are compared with each other in pairs, whereby if a difference between a determined smaller temperature gradient for a first fuel tank and a determined larger temperature gradient for a second fuel tank is greater than is a predefined limit difference, a malfunction is detected in and/or at the outlet valve for the first fuel tank. In this way, the malfunction can be identified quickly and easily. There is no need to calculate, provide and/or use additional reference values and/or threshold values. As part of the process, the individual temperature gradients in the temperatures in the fuel tanks can first be determined. Temperature gradients of different tanks, which preferably have the same or at least similar geometry and thus a similar cooling curve, can then be compared in pairs. A difference between the temperature gradients compared in pairs can then be determined. If the difference is greater than a predefined threshold value or the limit difference, it can be concluded that there is a malfunction, in particular a non-opened outlet valve, for the fuel tank with the lower cooling, i.e. for the fuel tank with the smaller negative temperature gradient. If at least one difference after pairwise comparisons of all temperature gradients is greater than a predefined threshold value or the limit difference, a malfunction, in particular a non-opened outlet valve, can be indicated for the fuel tank with the lowest cooling, i.e. for the fuel tank with the smallest negative Temperature gradients can be closed. The difference can be understood as a difference gradient. In the pairwise comparison, for example, a temperature gradient of a first fuel tank can be compared with a temperature gradient of a second fuel tank, the temperature gradient of the first fuel tank with a temperature gradient of a third fuel tank and the temperature gradient of the second fuel tank with the temperature gradient of the third fuel tank - if the tank system has three fuel tanks.

Ferner ist es möglich, dass bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Grenz-Differenz abhängig von der Temperatur im jeweiligen Brennstofftank und/oder abhängig von der Umgebungstemperatur in der Umgebung der Brennstofftanks vordefiniert wird. Auf diese Weise kann die Grenz-Differenz in verschiedenen Betriebs- und/oder Funktionszuständen des Brennstoffzellensystems stets relativ genau und/oder entsprechend geeignet für den erfindungsgemäßen Vergleich bzw. die Detektion bereitgestellt werden. Die Grenz-Differenz kann ferner abhängig von bzw. unter Berücksichtigung der Anbauposition der Brennstofftanks im Tanksystem, im Brennstoffzellensystem und/oder in einem Fahrzeug, in welchem das Brennstoffzellensystem positioniert sein kann, vordefiniert werden. Die Temperatur in den Brennstofftanks und die Umgebungstemperatur können mittels geeigneter Temperatursensorik ermittelt werden und anschließend zum Berechnen bzw. Vordefinieren der Grenz-Differenz bereitgestellt werden.Furthermore, it is possible that in a method according to the present invention the limit difference is predefined depending on the temperature in the respective fuel tank and/or depending on the ambient temperature in the vicinity of the fuel tanks. In this way, the limit difference in different operating and/or functional states of the fuel cell system can always be provided relatively precisely and/or appropriately suitable for the comparison or detection according to the invention. The limit difference can also be predefined depending on or taking into account the mounting position of the fuel tanks in the tank system, in the fuel cell system and/or in a vehicle in which the fuel cell system can be positioned. The temperature in the fuel tanks and the ambient temperature can be determined using suitable temperature sensors and then made available for calculating or predefining the limit difference.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass beim Durchführen der Vergleiche die ermittelten Temperaturgradienten jeweils einzeln mit einem zugehörigen vordefinierten Soll-Temperaturgradienten verglichen werden, wobei, wenn ein ermittelter Temperaturgradient für einen bestimmten Brennstofftank kleiner als der zugehörige Soll-Temperaturgradient ist, eine Fehlfunktion in und/oder an dem Auslassventil für den bestimmten Brennstofftank detektiert wird. Auf diese Weise kann auf ein Vergleichen der ermittelten Temperaturgradienten miteinander verzichtet werden. Trotzdem kann zuverlässig ein Hinweis auf eine etwaige Fehlfunktion erkannt werden. Für die mehreren Vergleiche kann jeweils der gleiche Soll-Temperaturgradient verwendet werden. Gleichwohl ist es möglich, dass unterschiedliche Soll-Temperaturgradienten verwendet werden, wenn das Tanksystem beispielsweise unterschiedliche Brennstofftanks, also Brennstofftanks mit unterschiedlicher Form, unterschiedlicher Größe und/oder unterschiedlichen Funktionen aufweist. Darunter, dass der ermittelte Temperaturgradient für einen bestimmten Brennstofftank kleiner als der zugehörige Soll-Temperaturgradient ist kann verstanden werden, dass eine ermittelte Abkühlung bzw. ein negativer Gradient des Tankinhalts eines Brennstofftanks langsamer ist als eine Sollabkühlung mit einer zulässigen Toleranzabweichung bzw. einem Schwellenwert.According to a further embodiment variant of the present invention, it is possible that when carrying out the comparisons, the determined temperature gradients are each compared individually with an associated predefined target temperature gradient, whereby if a determined temperature gradient for a specific fuel tank is smaller than the associated target temperature gradient, a malfunction is detected in and/or at the outlet valve for the specific fuel tank. In this way, there is no need to compare the determined temperature gradients with one another. Nevertheless, an indication of a possible malfunction can be reliably detected. The same target temperature gradient can be used for the multiple comparisons. Nevertheless, it is possible for different target temperature gradients to be used if the tank system has, for example, different fuel tanks, i.e. fuel tanks with different shapes, different sizes and/or different functions. The fact that the determined temperature gradient for a specific fuel tank is smaller than the associated target temperature gradient can be understood to mean that a determined cooling or a negative gradient of the tank contents of a fuel tank is slower than a target cooling with a permissible tolerance deviation or a threshold value.

Der Soll-Temperaturgradient bzw. der wenigstens eine Soll-Temperaturgradient kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren abhängig vom Gasdruck im jeweiligen Brennstofftank, abhängig von der Temperatur im jeweiligen Brennstofftank und/oder abhängig von der Umgebungstemperatur in der Umgebung der Brennstofftanks vordefiniert werden. Der Gasdruck im jeweiligen Brennstofftank, die Temperatur im jeweiligen Brennstofftank die Umgebungstemperatur in der Umgebung der Brennstofftanks können mit geeigneter Messsensorik gemessen und zum Vordefinieren des jeweiligen Soll-Temperaturgradienten bereitgestellt und/oder verwendet werden. Auf diese Weise wird der Soll-Temperaturgradient abhängig vom aktuellen Betriebszustand des Tanksystems, abhängig vom Funktionszustand des Tanksystems und/oder abhängig von Umgebungsbedingungen in der Umgebung des Tanksystems berechnet. Folglich kann der Soll-Temperaturgradient in verschiedenen Betriebs- und/oder Funktionszuständen stets relativ genau bzw. besonders geeignet für das Durchführen der Vergleiche bereitgestellt werden.The target temperature gradient or the at least one target temperature gradient can be predefined in a method according to the invention depending on the gas pressure in the respective fuel tank, depending on the temperature in the respective fuel tank and / or depending on the ambient temperature in the area around the fuel tanks. The gas pressure in the respective fuel tank, the temperature in the respective fuel tank, and the ambient temperature in the vicinity of the fuel tanks can be measured with suitable measuring sensors and used to predefine the respective one Target temperature gradients can be provided and/or used. In this way, the target temperature gradient is calculated depending on the current operating state of the tank system, depending on the functional state of the tank system and/or depending on ambient conditions in the area surrounding the tank system. Consequently, the target temperature gradient in different operating and/or functional states can always be provided relatively precisely or particularly suitable for carrying out the comparisons.

Darüber hinaus ist es bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, dass die erfindungswesentlichen Verfahrensschritte wiederholt durchgeführt werden, wenn eine Fehlfunktion detektiert wird und die Auslassventile hierbei mit einem höheren Strom elektrisch angesteuert werden als vor dem Detektieren der Fehlfunktion. Das heißt, wird eine Fehlfunktion erkannt, kann sozusagen eine Ersatzreaktion für einen wiederholten Öffnungsversuch der Auslassventile mit erhöhtem Anzugsstrom durchgeführt werden. Abhängig davon, ob das Öffnen gelingt oder nicht, kann wiederum auf die Art und/oder die Schwere der Fehlfunktion geschlossen werden. Das heißt, die Art und/oder Schwere der Fehlfunktion kann damit noch genauer detektiert und dargestellt werden. Für den wiederholten Öffnungsversuch können die Auslassventile insbesondere mit einem maximal zulässigen Anzugsstrom angesteuert bzw. entsprechend bestromt werden.In addition, in a method according to the present invention, it is possible for the method steps essential to the invention to be carried out repeatedly if a malfunction is detected and the outlet valves are electrically controlled with a higher current than before the malfunction was detected. This means that if a malfunction is detected, a replacement reaction can be carried out, so to speak, for a repeated attempt to open the exhaust valves with an increased starting current. Depending on whether opening is successful or not, the type and/or severity of the malfunction can be determined. This means that the type and/or severity of the malfunction can be detected and displayed even more precisely. For repeated opening attempts, the outlet valves can be controlled or energized accordingly with a maximum permissible starting current.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Tanksystem für ein Brennstoffzellensystem, aufweisend mehrere Brennstofftanks, eine Brennstoffleitungsanordnung zum Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks und eine Ventilanordnung mit jeweils einem Auslassventil für jeden Brennstofftank zum kontrollierten Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks durch die Brennstoffleitungsanordnung. Das Tanksystem umfasst eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines Temperaturgradienten bezüglich einer Temperatur im jeweiligen Brennstofftank während eines Betriebs des Brennstoffzellensystems, und eine Recheneinheit zum Durchführen von Vergleichen zwischen den jeweils ermittelten Temperaturgradienten zueinander und/oder zwischen den jeweils ermittelten Temperaturgradienten und wenigstens einem bereitgestellten Soll-Temperaturgradienten, sowie zum Detektieren einer Fehlfunktion der Ventilanordnung basierend auf den Vergleichen. Damit bringt das erfindungsgemäße Tanksystem die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben worden sind. Der Soll-Temperaturgradient kann zum Durchführen der Vergleiche mittels einer Recheneinheit berechnet und/oder aus einem Speicher ausgelesen werden. Die Recheneinheit kann konfiguriert und ausgestaltet sein, den Soll-Temperaturgradienten auf die vorstehend im Detail beschriebene Weise zu berechnen. Das Tanksystem kann als Teil eines Brennstoffzellensystems konfiguriert und ausgestaltet sein. Das Brennstoffzellensystem kann als Teil eines Fahrzeugs konfiguriert und ausgestaltet sein.A further aspect of the present invention relates to a tank system for a fuel cell system, comprising a plurality of fuel tanks, a fuel line arrangement for directing fuel from the fuel tanks and a valve arrangement, each with an outlet valve for each fuel tank, for controlled directing of fuel from the fuel tanks through the fuel line arrangement. The tank system includes a determination unit for determining a temperature gradient with respect to a temperature in the respective fuel tank during operation of the fuel cell system, and a computing unit for carrying out comparisons between the respectively determined temperature gradients with one another and/or between the respective determined temperature gradients and at least one setpoint temperature gradient provided, and for detecting a malfunction of the valve assembly based on the comparisons. The tank system according to the invention therefore brings with it the same advantages as have been described in detail with reference to the method according to the invention. To carry out the comparisons, the target temperature gradient can be calculated using a computing unit and/or read out from a memory. The computing unit can be configured and designed to calculate the target temperature gradient in the manner described in detail above. The tank system can be configured and designed as part of a fuel cell system. The fuel cell system can be configured and designed as part of a vehicle.

Erfindungsgemäß wird ferner ein Tanksystem vorgeschlagen, das zum Durchführen eines wie vorstehend beschriebenen Verfahrens konfiguriert und ausgestaltet ist. Das heißt, das Tanksystem kann eine geeignete Sensorik, eine geeignete Recheneinheit und/oder eine geeignete Aktorik zum Durchführen des Verfahrens aufweisen.According to the invention, a tank system is further proposed which is configured and designed to carry out a method as described above. This means that the tank system can have a suitable sensor system, a suitable computing unit and/or a suitable actuator system for carrying out the method.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt, das Befehle umfasst, die bewirken, dass in einem wie vorstehend beschriebenen Tanksystem die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführt werden. Die Erfindung betrifft außerdem ein computerlesbares, insbesondere nicht-flüchtiges Speichermedium, auf welchem ein solches Computerprogrammprodukt gespeichert ist. Damit bringen das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt und das Speichermedium ebenfalls die vorstehend beschriebenen Vorteile mit sich.A further aspect of the invention relates to a computer program product which comprises instructions which cause the method steps according to the invention to be carried out in a tank system as described above. The invention also relates to a computer-readable, in particular non-volatile, storage medium on which such a computer program product is stored. The computer program product according to the invention and the storage medium therefore also bring with them the advantages described above.

Das Computerprogrammprodukt kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache und/oder Maschinensprache wie beispielsweise in JAVA, C++, C# und/oder Python implementiert sein. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem computerlesbaren Speichermedium wie einer Datendisk, einem Wechsellaufwerk, einem flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicher, oder einem eingebauten Speicher/Prozessor abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte wie ein Steuergerät des Brennstoffzellensystems und/oder eines Fahrzeugs mit dem Brennstoffzellensystem derart programmieren, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogrammprodukt in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden und/oder sein, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer heruntergeladen werden kann. Das Computerprogrammprodukt kann sowohl mittels einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektronischer Schaltungen, das heißt in Hardware oder in beliebig hybrider Form, das heißt mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden und/oder sein.The computer program product may be implemented as computer-readable instruction code in any suitable programming language and/or machine language such as JAVA, C++, C# and/or Python. The computer program product may be stored on a computer-readable storage medium such as a data disk, a removable drive, volatile or non-volatile memory, or a built-in memory/processor. The instruction code can program a computer or other programmable devices such as a controller of the fuel cell system and/or a vehicle with the fuel cell system to perform the desired functions. Furthermore, the computer program product can be made available on a network such as the Internet, from which it can be downloaded by a user if necessary. The computer program product can be realized both by means of software and by means of one or more special electronic circuits, that is, in hardware or in any hybrid form, that is, by means of software components and hardware components.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.Further measures improving the invention result from the following description of various exemplary embodiments of the invention, which are shown schematically in the figures. All features and/or advantages arising from the claims, the description or the figures, including constructive details and spatial ones Arrangements can be essential to the invention both individually and in various combinations.

Es zeigen jeweils schematisch:

  • 1 ein Brennstoffzellensystem mit einem Tanksystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 ein Tanksystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 3 Speichermittel mit einem darauf gespeicherten Computerprogrammprodukt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
  • 4 ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
They show schematically:
  • 1 a fuel cell system with a tank system according to an embodiment of the present invention,
  • 2 a tank system according to an embodiment of the present invention,
  • 3 Storage means having a computer program product stored thereon according to an embodiment of the present invention, and
  • 4 a flowchart for explaining a method according to an embodiment of the present invention.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of operation are each provided with the same reference numerals in the figures.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

1 zeigt ein Brennstoffzellensystem 10, das zur mobilen Verwendung in einem Fahrzeug konfiguriert und ausgestaltet ist. Das Brennstoffzellensystem 10 weist einen Befüllabschnitt 30 mit einem Tankanschluss 35 in Form eines Anschlussstutzens auf. Das Brennstoffzellensystem 10 weist ferner einen Speicherabschnitt 31 mit einer Brennstoffleitungsanordnung 15, einer Brennstofftankanordnung 38 und einem Ventil 36 in Form eines Abschalt- bzw. Sperrventils auf. Außerdem weist das Brennstoffzellensystem 10 einen Versorgungsabschnitt 32 mit einem Druckregler 37 auf, durch welchen der Brennstoff aus dem Speicherabschnitt 31 kontrolliert in einen Brennstoffzellenabschnitt 33 des Brennstoffzellensystems 10 geleitet werden kann. Darüber hinaus weist das Brennstoffzellensystem 10 einen Leistungsabschnitt 34 auf, in welchem der im Brennstoffzellenabschnitt 10 erzeugte Strom bzw. die Spannung in Antriebsleistung für das Fahrzeug umgewandelt werden kann. 1 shows a fuel cell system 10 that is configured and designed for mobile use in a vehicle. The fuel cell system 10 has a filling section 30 with a tank connection 35 in the form of a connecting piece. The fuel cell system 10 further has a storage section 31 with a fuel line arrangement 15, a fuel tank arrangement 38 and a valve 36 in the form of a shut-off or shut-off valve. In addition, the fuel cell system 10 has a supply section 32 with a pressure regulator 37, through which the fuel from the storage section 31 can be guided into a fuel cell section 33 of the fuel cell system 10 in a controlled manner. In addition, the fuel cell system 10 has a power section 34 in which the current or voltage generated in the fuel cell section 10 can be converted into drive power for the vehicle.

In 2 ist ein Tanksystem 11 für ein wie in 1 gezeigtes Brennstoffzellensystem 10 dargestellt. Das in 2 gezeigte Tanksystem 11 weist drei Brennstofftanks 12, 13, 14, eine Brennstoffleitungsanordnung 15 zum Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks 12, 13, 14 und eine Ventilanordnung 16 zum kontrollierten Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks 12, 13, 14 durch die Brennstoffleitungsanordnung 15 auf. Die Brennstofftanks 12, 13, 14 sind an der Brennstoffleitungsanordnung 15 parallel zueinander angeschlossen. Das Tanksystem 11 weist ferner einen Drucksensor 39 zum Ermitteln eines Leitungsdrucks in der Brennstoffleitungsanordnung 15 auf. Die Ventilanordnung 16 weist drei Auslassventile 17, 18, 19 auf, wobei jeweils ein Auslassventil 17, 18, 19 an einem Brennstofftank 12, 13, 14 installiert ist. Ferner ist in jedem Tank ein Temperatursensor 25 zum Ermitteln einer Temperatur im jeweiligen Brennstofftank 12, 13, 14 ausgestaltet. Das Tanksystem 11 weist zudem eine Ermittlungseinheit 21 zum Ermitteln eines Temperaturgradienten bezüglich einer Temperatur im jeweiligen Brennstofftank 12, 13, 14 während eines Betriebs des Brennstoffzellensystems 10 auf. Die Ermittlungseinheit 21 weist jeweils einen Temperatursensor 25 in jedem der Brennstofftanks 12, 13, 14 auf. Darüber hinaus weist das Tanksystem eine Recheneinheit 22 zum Durchführen von Vergleichen zwischen den jeweils ermittelten Temperaturgradienten zueinander und zwischen den jeweils ermittelten Temperaturgradienten und wenigstens einem berechneten Soll-Temperaturgradienten, sowie zum Detektieren einer Fehlfunktion der Ventilanordnung 16 basierend auf den Vergleichen, auf. Außerdem weist das Tanksystem 11 eine Kontrolleinheit 20 zum elektrischen Ansteuern der Auslassventile 17, 18, 19 auf. Die Kontrolleinheit 20 ist schematisch dargestellt und kann mehrere voneinander beabstandete Komponenten aufweisen. Die Kontrolleinheit 20 kann ein Steuergerät, insbesondere in Form eines Fahrzeugsteuergerätes, aufweisen. Gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die Recheneinheit 22 ein Bestandteil der Kontrolleinheit 20.In 2 is a tank system 11 for a as in 1 fuel cell system 10 shown. This in 2 Tank system 11 shown has three fuel tanks 12, 13, 14, a fuel line arrangement 15 for directing fuel from the fuel tanks 12, 13, 14 and a valve arrangement 16 for controlled directing of fuel from the fuel tanks 12, 13, 14 through the fuel line arrangement 15. The fuel tanks 12, 13, 14 are connected to the fuel line arrangement 15 parallel to one another. The tank system 11 also has a pressure sensor 39 for determining a line pressure in the fuel line arrangement 15. The valve arrangement 16 has three outlet valves 17, 18, 19, with one outlet valve 17, 18, 19 being installed on a fuel tank 12, 13, 14. Furthermore, a temperature sensor 25 is designed in each tank to determine a temperature in the respective fuel tank 12, 13, 14. The tank system 11 also has a determination unit 21 for determining a temperature gradient with respect to a temperature in the respective fuel tank 12, 13, 14 during operation of the fuel cell system 10. The determination unit 21 has a temperature sensor 25 in each of the fuel tanks 12, 13, 14. In addition, the tank system has a computing unit 22 for carrying out comparisons between the respectively determined temperature gradients to one another and between the respectively determined temperature gradients and at least one calculated target temperature gradient, as well as for detecting a malfunction of the valve arrangement 16 based on the comparisons. In addition, the tank system 11 has a control unit 20 for electrically controlling the outlet valves 17, 18, 19. The control unit 20 is shown schematically and can have several components spaced apart from one another. The control unit 20 can have a control device, in particular in the form of a vehicle control device. According to the in 2 In the embodiment shown, the computing unit 22 is a component of the control unit 20.

In 3 ist ein computerlesbares, nicht-flüchtiges Speichermedium 24 in Form eines Speichersticks dargestellt. Auf dem Speichermedium 24 ist ein Computerprogrammprodukt 23 gespeichert. Das Computerprogrammprodukt 23 umfasst Befehle, die bewirken, dass in dem in 1 und 2 dargestellten Tanksystem 11 ein Verfahren ausgeführt wird, das anschließend mit Bezug auf 4 erläutert wird.In 3 a computer-readable, non-volatile storage medium 24 is shown in the form of a memory stick. A computer program product 23 is stored on the storage medium 24. The computer program product 23 includes instructions that cause the in 1 and 2 illustrated tank system 11 a method is carried out, which is then referred to 4 is explained.

Mit Bezug auf das in 4 gezeigte Flussdiagramm wird ein Verfahren zum Detektieren einer Fehlfunktion der vorstehend beschriebenen Ventilanordnung 16 erläutert. Genauer gesagt kann durch das Verfahren herausgefunden werden, ob die Ventilanordnung 16 eine Fehlfunktion, insbesondere in Form wenigstens eines nichtöffnenden Auslassventils, aufweist oder nicht. Hierzu werden die Auslassventile 17, 18, 19 in einem ersten Schritt S1 zunächst parallel elektrisch angesteuert bzw. bestromt. In einem zweiten Schritt S2 wird, während eines Betriebs des Brennstoffzellensystems 10, in jedem Brennstofftank 12, 13, 14 ein Temperaturgradient bezüglich einer Temperatur im jeweiligen Brennstofftank 12, 13, 14 ermittelt. In einem dritten Schritt S3 werden anschließend Vergleiche zwischen den jeweils ermittelten Temperaturgradienten zueinander durchgeführt. In einem vierten Schritt S4 wird eine etwaige Fehlfunktion der Ventilanordnung 16 basierend auf den Vergleichen detektiert. Mit anderen Worten, anhand des Vergleichs wird darauf geschlossen, ob in der Ventilanordnung 16 eine Fehlfunktion vorliegt oder nicht. Insbesondere kann darauf geschlossen werden, dass das Auslassventil 17, 18, 19 an dem Brennstofftank 12, 13, 14, in welchem der niedrigste Temperaturgradient gemessen wurde bzw. in welchem die geringste Abkühlung stattfindet, wobei sich der ermittelte Temperaturgradient zudem auf vordefinierte Weise bzw. um ein vordefiniertes hohes Maß von den anderen Temperaturgradienten unterscheidet, nicht wie gewünscht öffnet. Wird erkannt, dass die Fehlfunktion, insbesondere in Form wenigstens eines nichtöffnenden Auslassventils 17, 18, 19, vorliegt, werden die Schritte S1 bis S5 bzw. S1n bis S5 erneut durchgeführt, wobei die Auslassventile 17, 18, 19 im Schritt S1n stärker als vorher bzw. stärker als im vorherigen Durchgang bestromt werden.With reference to the in 4 The flowchart shown explains a method for detecting a malfunction of the valve arrangement 16 described above. More specifically, the method can be used to find out whether or not the valve arrangement 16 has a malfunction, in particular in the form of at least one non-opening exhaust valve. For this purpose, the outlet valves 17, 18, 19 are initially electrically controlled or energized in parallel in a first step S1. In a second step S2, during operation of the fuel cell system 10, a temperature gradient is determined in each fuel tank 12, 13, 14 with respect to a temperature in the respective fuel tank 12, 13, 14. In a third step S3, comparisons are then carried out between the temperature gradients determined in each case. In a fourth step S4, any malfunction of the valve arrangement 16 is based rend detected on the comparisons. In other words, the comparison is used to determine whether there is a malfunction in the valve arrangement 16 or not. In particular, it can be concluded that the outlet valve 17, 18, 19 on the fuel tank 12, 13, 14, in which the lowest temperature gradient was measured or in which the lowest cooling takes place, the determined temperature gradient also changing in a predefined manner or differs from the other temperature gradients by a predefined high degree, does not open as desired. If it is recognized that the malfunction is present, in particular in the form of at least one non-opening exhaust valve 17, 18, 19, steps S1 to S5 or S1n to S5 are carried out again, with the exhaust valves 17, 18, 19 in step S1n being stronger than before or be energized more strongly than in the previous cycle.

Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere Gestaltungsgrundsätze zu. Das heißt, die Erfindung soll nicht auf die mit Bezug auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden. So ist es möglich, dass alternativ oder zusätzlich zum paarweisen Vergleich zwischen den ermittelten Temperaturgradienten Vergleiche zwischen den jeweils ermittelten Temperaturgradienten und wenigstens einem bereitgestellten Soll-Temperaturgradienten durchgeführt werden. Beim Durchführen der Vergleiche können die ermittelten Temperaturgradienten jeweils paarweise miteinander verglichen, wobei, wenn eine Differenz zwischen einem ermittelten kleineren Temperaturgradienten für beispielsweise einen ersten Brennstofftank 12 und einem ermittelten größeren Temperaturgradienten für beispielsweise einen zweiten Brennstofftank 13 größer als eine vordefinierte Grenz-Differenz ist, eine Fehlfunktion in und/oder an dem Auslassventil 17, 18, 19 für den ersten Brennstofftank 12 detektiert bzw. auf eine entsprechende Fehlfunktion geschlossen wird. Die Grenz-Differenz kann abhängig von der Temperatur im jeweiligen Brennstofftank 12, 13, 14 und abhängig von der Umgebungstemperatur in der Umgebung der Brennstofftanks 12, 13, 14 vordefiniert werden. Beim Durchführen der Vergleiche können die ermittelten Temperaturgradienten jeweils einzeln mit einem zugehörigen vordefinierten Soll-Temperaturgradienten verglichen werden, wobei, wenn ein ermittelter Temperaturgradient für einen bestimmten Brennstofftank 12, 13, 14 kleiner als der zugehörige Soll-Temperaturgradient ist, eine Fehlfunktion in und/oder an dem Auslassventil 17, 18, 19 für den bestimmten Brennstofftank (12, 13, 14) detektiert werden kann. Der Soll-Temperaturgradient kann abhängig vom Gasdruck im jeweiligen Brennstofftank 12, 13, 14, abhängig von der Temperatur im jeweiligen Brennstofftank 12, 13, 14 und/oder abhängig von der Umgebungstemperatur in der Umgebung der Brennstofftanks 12, 13, 14 vordefiniert werden.In addition to the embodiments shown, the invention allows for further design principles. This means that the invention should not be considered limited to the exemplary embodiments explained with reference to the figures. It is therefore possible that, as an alternative or in addition to the pairwise comparison between the determined temperature gradients, comparisons can be carried out between the respectively determined temperature gradients and at least one setpoint temperature gradient provided. When carrying out the comparisons, the determined temperature gradients can each be compared with each other in pairs, whereby if a difference between a determined smaller temperature gradient for, for example, a first fuel tank 12 and a determined larger temperature gradient for, for example, a second fuel tank 13 is greater than a predefined limit difference, a Malfunction in and/or on the outlet valve 17, 18, 19 for the first fuel tank 12 is detected or a corresponding malfunction is concluded. The limit difference can be predefined depending on the temperature in the respective fuel tank 12, 13, 14 and depending on the ambient temperature in the vicinity of the fuel tanks 12, 13, 14. When carrying out the comparisons, the determined temperature gradients can each be compared individually with an associated predefined target temperature gradient, whereby if a determined temperature gradient for a specific fuel tank 12, 13, 14 is smaller than the associated target temperature gradient, a malfunction in and / or can be detected on the outlet valve 17, 18, 19 for the specific fuel tank (12, 13, 14). The target temperature gradient can be predefined depending on the gas pressure in the respective fuel tank 12, 13, 14, depending on the temperature in the respective fuel tank 12, 13, 14 and/or depending on the ambient temperature in the vicinity of the fuel tanks 12, 13, 14.

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Claims (10)

Verfahren zum Detektieren einer Fehlfunktion einer Ventilanordnung (16) in einem Tanksystem (11) für ein Brennstoffzellensystem (10), wobei das Tanksystem (11) mehrere Brennstofftanks (12, 13, 14), eine Brennstoffleitungsanordnung (15) zum Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks (12, 13, 14) und eine Ventilanordnung (16) mit jeweils einem Auslassventil (17, 18, 19) für jeden Brennstofftank (12, 13, 14) zum kontrollierten Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks (12, 13, 14) durch die Brennstoffleitungsanordnung (15), aufweist, gekennzeichnet durch: - Ermitteln eines Temperaturgradienten bezüglich einer Temperatur im jeweiligen Brennstofftank (12, 13, 14) während eines Betriebs des Brennstoffzellensystems (10), - Durchführen von Vergleichen zwischen den jeweils ermittelten Temperaturgradienten zueinander und/oder zwischen den jeweils ermittelten Temperaturgradienten und wenigstens einem bereitgestellten Soll-Temperaturgradienten, und - Detektieren einer Fehlfunktion der Ventilanordnung (16) basierend auf den Vergleichen.Method for detecting a malfunction of a valve arrangement (16) in a tank system (11) for a fuel cell system (10), the tank system (11) having a plurality of fuel tanks (12, 13, 14), a fuel line arrangement (15) for directing fuel from the Fuel tanks (12, 13, 14) and a valve arrangement (16), each with an outlet valve (17, 18, 19) for each fuel tank (12, 13, 14) for the controlled routing of fuel from the fuel tanks (12, 13, 14) through the fuel line arrangement (15), characterized by : - determining a temperature gradient with respect to a temperature in the respective fuel tank (12, 13, 14) during operation of the fuel cell system (10), - carrying out comparisons between the respectively determined temperature gradients to one another and / or between the respectively determined temperature gradients and at least one setpoint temperature gradient provided, and - detecting a malfunction of the valve arrangement (16) based on the comparisons. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Durchführen der Vergleiche die ermittelten Temperaturgradienten jeweils paarweise miteinander verglichen werden, wobei, wenn eine Differenz zwischen einem ermittelten kleineren Temperaturgradienten für einen ersten Brennstofftank (12) und einem ermittelten größeren Temperaturgradienten für einen zweiten Brennstofftank (13) größer als eine vordefinierte Grenz-Differenz ist, eine Fehlfunktion in und/oder an dem Auslassventil (17, 18, 19) für den ersten Brennstofftank (12) detektiert wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that when carrying out the comparisons, the determined temperature gradients are compared with each other in pairs, whereby if a difference between a determined smaller temperature gradient for a first fuel tank (12) and a determined larger temperature gradient for a second fuel tank (13) is greater than one predefined limit difference is, a malfunction is detected in and/or on the outlet valve (17, 18, 19) for the first fuel tank (12). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenz-Differenz abhängig von der Temperatur im jeweiligen Brennstofftank (12, 13, 14) und/oder abhängig von der Umgebungstemperatur in der Umgebung der Brennstofftanks (12, 13, 14) vordefiniert wird.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the limit difference is predefined depending on the temperature in the respective fuel tank (12, 13, 14) and/or depending on the ambient temperature in the vicinity of the fuel tanks (12, 13, 14). Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Durchführen der Vergleiche die ermittelten Temperaturgradienten jeweils einzeln mit einem zugehörigen vordefinierten Soll-Temperaturgradienten verglichen werden, wobei, wenn ein ermittelter Temperaturgradient für einen bestimmten Brennstofftank (12, 13, 14) kleiner als der zugehörige Soll-Temperaturgradient ist, eine Fehlfunktion in und/oder an dem Auslassventil (17, 18, 19) für den bestimmten Brennstofftank (12, 13, 14) detektiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that when carrying out the comparisons, the determined temperature gradients are each compared individually with an associated predefined target temperature gradient, whereby if a determined temperature gradient for a specific fuel tank (12, 13, 14) is smaller than that associated target temperature gradient, a malfunction in and / or on the outlet valve (17, 18, 19) for the specific fuel tank (12, 13, 14) is detected. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Temperaturgradient abhängig vom Gasdruck im jeweiligen Brennstofftank (12, 13, 14), abhängig von der Temperatur im jeweiligen Brennstofftank (12, 13, 14) und/oder abhängig von der Umgebungstemperatur in der Umgebung der Brennstofftanks (12, 13, 14) vordefiniert werden.Procedure according to Claim 4 , characterized in that the target temperature gradient depends on the gas pressure in the respective fuel tank (12, 13, 14), depending on the temperature in the respective fuel tank (12, 13, 14) and / or depending on the ambient temperature in the vicinity of the fuel tanks ( 12, 13, 14) can be predefined. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte gemäß Anspruch 1 wiederholt durchgeführt werden, wenn eine Fehlfunktion detektiert wird und die Auslassventile (17, 18, 19) hierbei mit einem höheren Strom elektrisch angesteuert werden als vor dem Detektieren der Fehlfunktion.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method steps according to Claim 1 be carried out repeatedly when a malfunction is detected and the outlet valves (17, 18, 19) are electrically controlled with a higher current than before the malfunction was detected. Tanksystem (11) für ein Brennstoffzellensystem (10), aufweisend mehrere Brennstofftanks (12, 13, 14), eine Brennstoffleitungsanordnung (15) zum Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks (12, 13, 14) und eine Ventilanordnung (16) mit jeweils einem Auslassventil (17, 18, 19) für jeden Brennstofftank (12, 13, 14) zum kontrollierten Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks (12, 13, 14) durch die Brennstoffleitungsanordnung (15), gekennzeichnet durch - eine Ermittlungseinheit (21) zum Ermitteln eines Temperaturgradienten bezüglich einer Temperatur im jeweiligen Brennstofftank (12, 13, 14) während eines Betriebs des Brennstoffzellensystems (10), und - eine Recheneinheit (22) zum Durchführen von Vergleichen zwischen den jeweils ermittelten Temperaturgradienten zueinander und/oder zwischen den jeweils ermittelten Temperaturgradienten und wenigstens einem bereitgestellten Soll-Temperaturgradienten, sowie zum Detektieren einer Fehlfunktion der Ventilanordnung (16) basierend auf den Vergleichen.Tank system (11) for a fuel cell system (10), comprising a plurality of fuel tanks (12, 13, 14), a fuel line arrangement (15) for directing fuel from the fuel tanks (12, 13, 14) and a valve arrangement (16), each with one Outlet valve (17, 18, 19) for each fuel tank (12, 13, 14) for controlled feeding of fuel from the fuel tanks (12, 13, 14) through the fuel line arrangement (15), characterized by - a determination unit (21) for determining a temperature gradient with respect to a temperature in the respective fuel tank (12, 13, 14) during operation of the fuel cell system (10), and - a computing unit (22) for carrying out comparisons between the respectively determined temperature gradients to one another and/or between the respectively determined temperature gradients and at least one setpoint temperature gradient provided, and for detecting a malfunction of the valve arrangement (16) based on the comparisons. Tanksystem (11) nach Anspruch 7, das zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 konfiguriert und ausgestaltet ist.Tank system (11). Claim 7 , which is used to carry out a procedure according to one of the Claims 1 until 6 is configured and designed. Computerprogrammprodukt (23), umfassend Befehle, die bewirken, dass in dem Tanksystem (11) nach einem der Ansprüche 7 bis 8 die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausführt werden.Computer program product (23), comprising commands that cause in the tank system (11) according to one of Claims 7 until 8th the procedural steps according to one of the Claims 1 until 6 be executed. Computerlesbares Speichermedium (24) mit einem darauf gespeicherten Computerprogrammprodukt nach Anspruch 9.Computer-readable storage medium (24) with a computer program product stored thereon Claim 9 .
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