DE102022211718A1 - Fuel cell system, gas tank system and method for operating a gas tank system - Google Patents

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Stefan Kieferle
Markus Strasser
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Martin Schwab
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Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Gastanksystems umfasst ein Erfassen eines Drucks in einem Hochdruckleitungssystem in einem Zustand, in dem das Hochdruckleitungssystem seit einem vorbestimmten Zeitraum durch eine erste Ventileinrichtung, die sich in einem geschlossenen Zustand befindet, von einem Gastank und durch eine Durchflussregeleinrichtung, die sich in einem geschlossenen Zustand befindet, von einem Verbrauchersystem getrennt ist, und ein Vergleichen des erfassten Drucks mit einem Druckschwellwert. Wenn der erfasste Druck kleiner dem Druckschwellwert ist, erfolgt ferner ein Zuführen einer begrenzten Gasmenge in das Hochdruckleitungssystem aus dem Gastank durch zeitlich begrenztes Öffnen der ersten Ventileinrichtung, ein Ermitteln eines Leckagemassenstroms in dem Hochdruckleitungssystem nach dem Zuführen der begrenzten Gasmenge, ein Vergleichen des Leckagemassenstroms mit einem Leckageschwellwert und ein Öffnen der ersten Ventileinrichtung nur dann, wenn der ermittelte Leckagemassentstrom kleiner einem Leckageschwellwert liegt.

Figure DE102022211718A1_0000
A method for operating a gas tank system comprises detecting a pressure in a high-pressure line system in a state in which the high-pressure line system has been separated from a gas tank for a predetermined period of time by a first valve device, which is in a closed state, and from a consumer system by a flow control device, which is in a closed state, and comparing the detected pressure with a pressure threshold value. If the detected pressure is less than the pressure threshold value, a limited amount of gas is also supplied to the high-pressure line system from the gas tank by temporarily opening the first valve device, determining a leakage mass flow in the high-pressure line system after the limited amount of gas has been supplied, comparing the leakage mass flow with a leakage threshold value, and opening the first valve device only if the determined leakage mass flow is less than a leakage threshold value.
Figure DE102022211718A1_0000

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, insbesondere für ein Fahrzeug, ein Gastanksystem, insbesondere für ein Brennstoffzellensystem, und ein Verfahren zum Betreiben eines Gastanksystems.The present invention relates to a fuel cell system, in particular for a vehicle, a gas tank system, in particular for a fuel cell system, and a method for operating a gas tank system.

Stand der TechnikState of the art

Brennstoffzellen kommen zunehmend als Energiewandler, unter anderem auch in Fahrzeugen, zum Einsatz, um in einem Brennstoff, wie z.B. Wasserstoff, gespeicherte chemische Energie zusammen mit Sauerstoff direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Brennstoffzellen weisen eine Anode, eine Kathode und eine zwischen Anode und Kathode angeordnete elektrolytische Membrane auf. An der Anode erfolgt eine Oxidation des Brennstoffs und an der Kathode eine Reduktion des Sauerstoffs.Fuel cells are increasingly being used as energy converters, including in vehicles, to convert chemical energy stored in a fuel such as hydrogen together with oxygen directly into electrical energy. Fuel cells have an anode, a cathode and an electrolytic membrane arranged between the anode and cathode. The fuel is oxidized at the anode and the oxygen is reduced at the cathode.

Der Brennstoff wird der Brennstoffzelle üblicherweise über ein Leitungssystem aus einem Tank zugeführt, in dem der gasförmige Brennstoff bei hohem Druck gespeichert ist. Zwischen dem Tank und einem Hochdruckteil des Leitungssystems ist in der Regel ein Trenn- oder Absperrventil vorgesehen. Der Hochdruckteil ist typischerweise ferner über ein Durchflussregelventil mit einem mit der Brennstoffzelle verbundenen Leitungsteil verbunden.The fuel is usually supplied to the fuel cell via a pipe system from a tank in which the gaseous fuel is stored at high pressure. A separating or shut-off valve is usually provided between the tank and a high-pressure part of the pipe system. The high-pressure part is also typically connected to a pipe part connected to the fuel cell via a flow control valve.

Wenn die Brennstoffzelle heruntergefahren ist, sind das Absperrventil und das Durchflussregelventil typischerweise geschlossen, so dass der Hochdruckteil ein abgeschlossenes Volumen bildet. Aufgrund herabgesetzter Dichtwirkung von hydraulischen Komponenten des Leitungssystems oder aufgrund von Beschädigungen kann es zu Leckage von Brennstoff aus dem Leitungssystem kommen. Um damit verbundene Gefahren zu verringern, ist es wünschenswert, solche Leckagen zuverlässig zu detektieren und bei Vorliegen einer Leckage den Austritt von Brennstoff so gering wie möglich zu halten.When the fuel cell is shut down, the shut-off valve and the flow control valve are typically closed, so that the high-pressure part forms a closed volume. Due to reduced sealing effect of hydraulic components of the piping system or due to damage, fuel can leak from the piping system. In order to reduce the associated risks, it is desirable to reliably detect such leaks and, if a leak does occur, to keep the escape of fuel as low as possible.

Die US 7 127 937 B2 offenbart ein Verfahren zum Detektieren einer Leckage in einem Brennstoffzellensystem, wobei nach bei einem Herunterfahren einer Brennstoffzelle ein erstes und ein zweites Trennventil geschlossen werden, um eine Versorgungsleitung durch das erste Trennventil von einem Brennstofftank und durch das zweite Trennventil von der Brennstoffzelle zu trennen. Nach dem Schließen der Ventile wird der Druck in der Versorgungsleitung erfasst und gespeichert. Vor einem Wiederhochfahren der Brennstoffzelle wird bei geschlossenen Trennventilen der Druck in der Versorgungsleitung erneut erfasst und mit dem gespeicherten Wert verglichen, um bei Vorliegen einer Druckdifferenz auf eine Leckage zu schließen.The US 7 127 937 B2 discloses a method for detecting a leak in a fuel cell system, wherein after a fuel cell is shut down, a first and a second isolating valve are closed in order to isolate a supply line from a fuel tank through the first isolating valve and from the fuel cell through the second isolating valve. After the valves are closed, the pressure in the supply line is recorded and stored. Before the fuel cell is restarted, the pressure in the supply line is recorded again with the isolating valves closed and compared with the stored value in order to conclude that there is a leak if there is a pressure difference.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Gastanksystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Gastanksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 10 bereit.Against this background, the present invention provides a method for operating a gas tank system having the features of claim 1, a gas tank system having the features of claim 6 and a fuel cell system having the features of claim 10.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Gastanksystems ein Erfassen eines Drucks in einem Hochdruckleitungssystem in einem Zustand, in dem das Hochdruckleitungssystem seit einem vorbestimmten Zeitraum durch eine erste Ventileinrichtung, die sich in einem geschlossenen Zustand befindet, von einem Gastank und durch eine Durchflussregeleinrichtung, die sich in einem geschlossenen Zustand befindet, von einem Verbrauchersystem getrennt ist, und ein Vergleichen des erfassten Drucks mit einem Druckschwellwert. Wenn der erfasste Druck kleiner dem Druckschwellwert ist, erfolgt ferner ein Zuführen einer begrenzten Gasmenge in das Hochdruckleitungssystem aus dem Gastank durch zeitlich begrenztes Öffnen der ersten Ventileinrichtung, ein Ermitteln eines Leckagemassenstroms in dem Hochdruckleitungssystem nach dem Zuführen der begrenzten Gasmenge, ein Vergleichen des Leckagemassenstroms mit einem Leckageschwellwert und ein Öffnen der ersten Ventileinrichtung nur dann, wenn der ermittelte Leckagemassentstrom kleiner einem Leckageschwellwert liegt.According to a first aspect of the invention, a method for operating a gas tank system comprises detecting a pressure in a high-pressure line system in a state in which the high-pressure line system has been separated from a gas tank for a predetermined period of time by a first valve device that is in a closed state and from a consumer system by a flow control device that is in a closed state, and comparing the detected pressure with a pressure threshold value. If the detected pressure is less than the pressure threshold value, a limited amount of gas is also supplied to the high-pressure line system from the gas tank by opening the first valve device for a limited period of time, determining a leakage mass flow in the high-pressure line system after the limited amount of gas has been supplied, comparing the leakage mass flow with a leakage threshold value and opening the first valve device only if the determined leakage mass flow is less than a leakage threshold value.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst ein Gastanksystem für ein Verbrauchreystem einen Tank zum Speichern von Gas, insbesondere Wasserstoff, ein Hochdruckleitungssystem, eine erste Ventileinrichtung, welche zwischen einem geöffneten Zustand, in dem sie den Tank mit dem Hochdruckleitungssystem verbindet, und einem geschlossenen Zustand schaltbar ist, in dem sie den Tank von dem Hochdruckleitungssystem trennt, eine Durchflussregeleinrichtung, welche zum Anschluss des Hochdruckleitungssystems an ein Verbrauchersystem zwischen einem geöffneten Zustand und einem geschlossenen Zustand schaltbar ist, einen Drucksensor zum Erfassen eines Drucks im Hochdruckleitungssystem und eine Steuerungseinrichtung, welche mit der ersten Ventileinrichtung, mit der Durchflussregeleinrichtung und mit dem Drucksensor signalleitend verbunden und dazu eingerichtet ist, das Gastanksystem zur Ausführung eines Verfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfindung zu veranlassen.According to a second aspect of the invention, a gas tank system for a consumer system comprises a tank for storing gas, in particular hydrogen, a high-pressure line system, a first valve device which can be switched between an open state in which it connects the tank to the high-pressure line system and a closed state in which it separates the tank from the high-pressure line system, a flow control device which can be switched between an open state and a closed state for connecting the high-pressure line system to a consumer system, a pressure sensor for detecting a pressure in the high-pressure line system and a control device which is connected to the first valve device, to the flow control device and to the pressure sensor in a signal-conducting manner and is designed to cause the gas tank system to carry out a method according to the first aspect of the invention.

Nach einem dritten Aspekt der Erfindung umfasst ein Brennstoffzellensystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, ein Gastanksystem nach dem zweiten Aspekt der Erfindung und ein Verbrauchersystem mit einer Brennstoffzellenanordnung, welche einen mit der zweiten Ventileinrichtung verbundenen Brennstoffzufuhranschluss aufweist.According to a third aspect of the invention, a fuel cell system, in particular for a motor vehicle, a gas tank system according to the second aspect of the invention and a consumer system with a fuel cell arrangement which has a fuel supply connection connected to the second valve device.

Eine der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, in einem Hochdruckteil eines Leitungssystems, das einen Gastank mit einem Verbrauchersystem, z.B. einer Brennstoffzelle, verbindet, eine Leckageüberprüfung durchzuführen, nachdem eine vorbestimmte, geringe Menge an Gas aus dem Tank in das Hochdruckleitungssystem eingeführt wurde. Hierzu wird zunächst überprüft, ob überhaupt ein Verdacht besteht, dass eine Leckage im Hochdruckleitungssystem vorliegt, indem der Druck im Hochdruckleitungssystem nach einer bestimmten Stillstandszeit des Systems, zu einem Zeitpunkt, zu dem beide Ventil- bzw. Durchflussregeleinrichtungen seit einer bestimmten Zeit, z.B. seit mehr als einer Minute, geschlossen sind, mit einem Grenzwert verglichen wird. Wenn der Druck unterhalb dieses Grenzwerts liegt, wird dem Hochdruckleitungssystem eine geringe Gasmenge aus dem Tank zugeführt, in dem die erste Ventileinrichtung oder Tankventileinrichtung von einem geschlossenen in einen geöffneten Zustand und nach kurzer Zeit wieder in den geschlossenen Zustand geschaltet wird, wobei die Durchflussregeleinrichtung vorzugsweise geschlossen bleibt. Dies führt zu einem Druckanstieg im Hochdruckleitungssystem. Anschließend wird der Leckagemassenstrom ermittelt, z.B. basierend auf einem Druck- und/oder Temperaturverlauf, der nach dem Zuführen der vorbestimmten Gasmenge im Hochdruckleitungssystem ermittelt wird. Ein Öffnen der ersten Ventileinrichtung und optional auch der Durchflussregeleinrichtung erfolgt erfindungsgemäß nur, wenn der Leckagemassenstrom kleiner einem Grenzwert, vorzugsweise nahe Null ist.One idea underlying the invention is to carry out a leakage check in a high-pressure part of a line system that connects a gas tank to a consumer system, e.g. a fuel cell, after a predetermined, small amount of gas has been introduced from the tank into the high-pressure line system. To do this, it is first checked whether there is any suspicion at all that there is a leak in the high-pressure line system by comparing the pressure in the high-pressure line system with a limit value after a certain downtime of the system, at a time when both valve or flow control devices have been closed for a certain time, e.g. for more than a minute. If the pressure is below this limit value, a small amount of gas from the tank is supplied to the high-pressure line system by switching the first valve device or tank valve device from a closed to an open state and then back to the closed state after a short time, with the flow control device preferably remaining closed. This leads to an increase in pressure in the high-pressure line system. The leakage mass flow is then determined, e.g. based on a pressure and/or temperature profile that is determined after the predetermined amount of gas has been supplied in the high-pressure line system. According to the invention, the first valve device and optionally also the flow control device are only opened when the leakage mass flow is less than a limit value, preferably close to zero.

Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Leckageüberprüfung im Stillstand des Systems durchgeführt werden kann und, falls eine Leckage auftritt, aufgrund des zeitlich nur begrenzten Öffnens der ersten Ventileinrichtung die Menge an Gas, die in die Umgebung austritt, verringert wird.An advantage of the invention is that the leakage check can be carried out when the system is at a standstill and, if a leakage occurs, the amount of gas escaping into the environment is reduced due to the limited opening of the first valve device.

Die hierin im Zusammenhang mit einem Aspekt der Erfindung offenbarten Merkmale und Vorteile sind auch für die jeweils anderen Aspekte offenbart. Insbesondere kann die Steuerungseinrichtung sämtliche Verfahrensschritte initiieren und verschiedene Schritte, wie z.B. Schritte zum Ermitteln von Werten anhand gemessener physikalischer Größen, selbst ausführen. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung eine Recheneinheit, wie z.B. eine CPU, einen ASIC, einen FPGA oder dergleichen, und einen Datenspeicher, insbesondere einen nicht-flüchtigen Datenspeicher wie einen Flash-Speicher, einen SD-Speicher oder dergleichen aufweisen, der durch die Recheneinheit lesbar ist. Der Datenspeicher kann Software speichern, die durch die Recheneinheit ausführbar ist, um das System zur Ausführung der Schritte des Verfahrens zu veranlassen.The features and advantages disclosed herein in connection with one aspect of the invention are also disclosed for the other aspects. In particular, the control device can initiate all method steps and carry out various steps itself, such as steps for determining values based on measured physical quantities. For example, the control device can have a computing unit, such as a CPU, an ASIC, an FPGA or the like, and a data memory, in particular a non-volatile data memory such as a flash memory, an SD memory or the like, which can be read by the computing unit. The data memory can store software that can be executed by the computing unit in order to cause the system to carry out the steps of the method.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.Advantageous embodiments and further developments emerge from the further subclaims and from the description with reference to the figures of the drawing.

Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Ermitteln des Leckagemassenstroms ein Erfassen eines Druckverlaufs in dem Hochdruckleitungssystem über einen vorbestimmten Zeitraum in einem Zustand, in dem sich die erste Ventileinrichtung und die Durchflussregeleinrichtung in ihrem geschlossenen Zustand befinden, ein Ermitteln eines Druckgradienten aus dem erfassten Druckverlauf und ein Bestimmen des Leckagemassenstroms anhand des ermittelten Druckgradienten umfasst. Beispielsweise kann unter Zuhilfenahme der idealen Gasgleichung der Leckagemassenstrom anhand des Druckgradienten ermittelt werden. Der Vorteil der Verwendung des gemessenen Druckverlaufs zur Bestimmung des Leckagemassenstroms liegt darin, dass der Druck ohnehin gemessen wird und nicht zwingend zusätzliche Sensoren erforderlich sind.According to some embodiments, it can be provided that determining the leakage mass flow comprises recording a pressure curve in the high-pressure line system over a predetermined period of time in a state in which the first valve device and the flow control device are in their closed state, determining a pressure gradient from the recorded pressure curve and determining the leakage mass flow based on the determined pressure gradient. For example, with the aid of the ideal gas equation, the leakage mass flow can be determined based on the pressure gradient. The advantage of using the measured pressure curve to determine the leakage mass flow is that the pressure is measured anyway and additional sensors are not necessarily required.

Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Verfahren zusätzlich ein Erzeugen eines Warnsignals und/oder ein Schreiben einer Fehlermeldung in einen Datenspeicher umfasst, wenn der ermittelte Leckagemassentstrom größer oder gleich dem Leckageschwellwert ist.According to some embodiments, it can be provided that the method additionally comprises generating a warning signal and/or writing an error message into a data memory if the determined leakage mass flow is greater than or equal to the leakage threshold value.

Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass zum Zuführen der begrenzten Gasmenge in das Hochdruckleitungssystem aus dem Gastank die erste Ventileinrichtung für einen vorbestimmten ersten Zeitraum, z.B. für einen Zeitraum von zwischen 20 Millisekunden und 3 Sekunden, geöffnet wird. Somit kann das Zuführen der begrenzten Gasmenge z.B. rein zeitgesteuert erfolgen, wobei der vorbestimmte erste Zeitraum optional von einem Druck im Tank abhängen kann, insbesondere derart, dass der Öffnungszeitraum umso kürzer ist, je höher der Druck im Tank ist.According to some embodiments, it can be provided that in order to supply the limited amount of gas into the high-pressure line system from the gas tank, the first valve device is opened for a predetermined first period of time, e.g. for a period of between 20 milliseconds and 3 seconds. The supply of the limited amount of gas can thus be carried out purely in a time-controlled manner, for example, wherein the predetermined first period of time can optionally depend on a pressure in the tank, in particular such that the opening period is shorter the higher the pressure in the tank.

Gemäß weiteren Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass zum Zuführen der begrenzten Gasmenge in das Hochdruckleitungssystem aus dem Gastank die erste Ventileinrichtung solange geöffnet wird, bis ein vorbestimmter Druck in dem Hochdruckleitungssystem erreicht wird. Somit kann das Zuführen der begrenzten Gasmenge in geschlossener Regelung erfolgen. Dies bietet den Vorteil, dass die Ermittlung des Leckagemassenstroms immer bei genau definierten Bedingungen erfolgt, wodurch die Genauigkeit der Ermittlung des Leckagemassenstroms vergrößert wird.According to further embodiments, it can be provided that in order to supply the limited amount of gas into the high-pressure line system from the gas tank, the first valve device is opened until a predetermined pressure is reached in the high-pressure line system. The supply of the limited amount of gas can thus take place in a closed control system. This offers the advantage that the leakage mass flow can always be determined under precisely defined conditions. which increases the accuracy of determining the leakage mass flow.

Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass ein Einstellen eines vorbestimmten Drucks in dem Hochdruckleitungssystem durch abgestimmtes Öffnen und Schließen der ersten und der zweiten Ventileinrichtung vor dem Herstellen des ersten Zustands erfolgt, wobei der Druckschwellwert gleich dem eingestellten vorbestimmten Druck ist oder um eine vorbestimmte Differenz kleiner ist als der eingestellte Druck, z.B. um eine Differenz, die 5 bis 25 Prozent des eingestellten Drucks entspricht. Beispielsweise kann beim Herunterfahren des Systems ein vorbestimmter Druck in dem Hochdruckleitungssystem eingestellt werden, entweder indem zunächst die erste Ventileinrichtung schließt und der Druck im Hochdruckleitungssystem noch weiter reduziert wird, bis die zweite Ventileinrichtung schließt, oder indem erst die zweite Ventileinrichtung geschlossen wird und der Druck im Hochdruckleitungssystem angehoben wird, bis die erste Ventileinrichtung schließt. Der in diesem Zustand erfasste Druck wird gespeichert, z.B. in der Steuerungseinrichtung, und kann als Referenzwert für den Druckschwellwert verwendet werden.According to some embodiments, it can be provided that a predetermined pressure in the high-pressure line system is set by coordinated opening and closing of the first and second valve devices before the first state is established, wherein the pressure threshold is equal to the set predetermined pressure or is smaller than the set pressure by a predetermined difference, e.g. by a difference that corresponds to 5 to 25 percent of the set pressure. For example, when shutting down the system, a predetermined pressure can be set in the high-pressure line system, either by first closing the first valve device and reducing the pressure in the high-pressure line system even further until the second valve device closes, or by first closing the second valve device and increasing the pressure in the high-pressure line system until the first valve device closes. The pressure detected in this state is stored, e.g. in the control device, and can be used as a reference value for the pressure threshold.

Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die erste Ventileinrichtung ein schaltbares Magnetventil aufweist, das zwischen dem geöffneten Zustand und dem geschlossenen Zustand schaltbar ist.According to some embodiments, it can be provided that the first valve device has a switchable solenoid valve that can be switched between the open state and the closed state.

Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Durchflussregeleinrichtung eine zweite Ventileinrichtung, insbesondere in Form eines schaltbaren Magnetventils, das zwischen dem geöffneten Zustand und dem geschlossenen Zustand schaltbar ist, aufweist. Die Durchflussregeleinrichtung kann allgemein dazu eingerichtet sein, einen Durchfluss und somit einen Massenstrom in aus dem Hochdruckleitungssystem in das Verbrauchersystem zu variieren. Analog kann dadurch auch der Druck, mit dem das Gas aus dem Hochdruckleitungssystem in das Verbrauchersystem strömt, durch die Durchflussregeleinrichtung variiert werden. Daher kann die Durchflussregeleinrichtung auch als Druckregler bezeichnet werden.According to some embodiments, it can be provided that the flow control device has a second valve device, in particular in the form of a switchable solenoid valve that can be switched between the open state and the closed state. The flow control device can generally be designed to vary a flow and thus a mass flow from the high-pressure line system into the consumer system. Analogously, the pressure with which the gas flows from the high-pressure line system into the consumer system can also be varied by the flow control device. The flow control device can therefore also be referred to as a pressure regulator.

Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Hochdruckleitungssystem einen Zufuhranschluss zum Anschließen eines Betankungssystems aufweist, wobei der Zufuhranschluss durch ein Rückschlagventil gegen ein Austreten von Gas aus dem Hochdruckleitungssystem verschlossen ist.According to some embodiments, it can be provided that the high-pressure line system has a supply connection for connecting a refueling system, wherein the supply connection is closed by a check valve against the escape of gas from the high-pressure line system.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen erläutert. Von den Figuren zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines hydraulischen Schaltbilds eines Brennstoffzellensystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
  • 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
The invention is explained below with reference to the figures of the drawings. The figures show:
  • 1 a schematic representation of a hydraulic circuit diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the invention; and
  • 2 a flow chart of a method according to an embodiment of the invention.

In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.In the figures, the same reference symbols designate identical or functionally identical components, unless otherwise stated.

1 zeigt schematisch ein Brennstoffzellensystem 200, das z.B. in einem Fahrzeug eingesetzt werden kann. Das Brennstoffzellensystem 200 umfasst ein Gastanksystem 100 und ein Verbrauchersystem 205. 1 shows a schematic diagram of a fuel cell system 200 that can be used in a vehicle, for example. The fuel cell system 200 comprises a gas tank system 100 and a consumer system 205.

Wie in 1 lediglich schematisch dargestellt, weist das Verbrauchersystem 205 eine Brennstoffzellenanordnung 210 auf. Die Brennstoffzellenanordnung 210 weist zumindest eine Brennstoffzelle, vorzugsweise jedoch mehrere elektrisch in Reihe geschaltete Brennstoffzellen auf, die dazu eingerichtet sind, in einem gasförmigen Brennstoff, wie z.B. Wasserstoff, gespeicherte chemische Energie zusammen mit Sauerstoff direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Wie in 1 weiterhin schematisch dargestellt, weist die Brennstoffzellenanordnung 210 einen Brennstoffzufuhranschluss 211 auf, über den der Brennstoffzellenanordnung 210, insbesondere einer Anode der zumindest einen Brennstoffzelle, gasförmiger Brennstoff zuführbar ist.As in 1 Only shown schematically, the consumer system 205 has a fuel cell arrangement 210. The fuel cell arrangement 210 has at least one fuel cell, but preferably several fuel cells connected electrically in series, which are designed to convert chemical energy stored in a gaseous fuel, such as hydrogen, together with oxygen directly into electrical energy. As in 1 Further shown schematically, the fuel cell arrangement 210 has a fuel supply connection 211, via which gaseous fuel can be supplied to the fuel cell arrangement 210, in particular to an anode of the at least one fuel cell.

Das Gastanksystem 100 wird im Folgenden im Zusammenhang mit dem Brennstoffzellensystem 200 erläutert, ist jedoch nicht auf diese Verwendung beschränkt, sondern kann auch in Kombination mit anderen Verbrauchersystemen, wie z.B. Gasmotoren oder ähnlichem, eingesetzt werden. Wie in 1 schematisch gezeigt, weist das Gastanksystem 100 einen Tank 1, ein Hochdruckleitungssystem 2, eine erste Ventileinrichtung 3, eine Durchflussregeleinrichtung 5, einen Drucksensor 4 und eine Steuerungseinrichtung 6 auf. Optional kann das Gastanksystem 100 ferner einen Betankungsanschluss oder Zufuhranschluss 20 aufweisen.The gas tank system 100 is explained below in connection with the fuel cell system 200, but is not limited to this use, but can also be used in combination with other consumer systems, such as gas engines or the like. As in 1 shown schematically, the gas tank system 100 has a tank 1, a high-pressure line system 2, a first valve device 3, a flow control device 5, a pressure sensor 4 and a control device 6. Optionally, the gas tank system 100 can further have a refueling connection or supply connection 20.

Der Tank 1 ist zum Speichern von Gas, insbesondere Wasserstoff, ausgebildet. Beispielsweise kann der Tank 1 dazu ausgelegt sein, Gas bei einem Druck von bis zu 800 bar zu speichern.The tank 1 is designed to store gas, in particular hydrogen. For example, the tank 1 can be designed to store gas at a pressure of up to 800 bar.

Das Hochdruckleitungssystem 2 kann insbesondere eine Verbindungsleitung 21 und optional eine Zufuhrleitung 22 aufweisen, wie dies in 1 schematisch und rein beispielhaft dargestellt ist. Die Verbindungsleitung 21 verbindet den Tank 1 mit dem Verbrauchersystem 205.The high-pressure line system 2 can in particular have a connecting line 21 and optionally a supply line 22, as shown in 1 shown schematically and purely as an example. The Connecting line 21 connects tank 1 with consumer system 205.

Die erste Ventileinrichtung 3 kann z.B. ein schaltbares Magnetventil 3 aufweisen, das zwischen einem geschlossenen Zustand und einem geöffneten Zustand schaltbar ist. Allgemein ist die erste Ventileinrichtung 3 zwischen einem geschlossenen Zustand und einem geöffneten Zustand schaltbar. Wie in 1 schematisch gezeigt, ist die Ventileinrichtung 3 zwischen dem Tank 1 und dem Hochdruckleitungssystem 2, insbesondere zwischen dem Tank 1 und der Verbindungsleitung 21 angeordnet. Im geöffneten Zustand verbindet die erste Ventileinrichtung 3 den Tank 1 mit dem Hochdruckleitungssystem 2. Im geschlossenen Zustand trennt die erste Ventileinrichtung 3 den Tank 1 und das Hochdruckleitungssystem 2 voneinander.The first valve device 3 can, for example, have a switchable solenoid valve 3 that can be switched between a closed state and an open state. In general, the first valve device 3 can be switched between a closed state and an open state. As in 1 shown schematically, the valve device 3 is arranged between the tank 1 and the high-pressure line system 2, in particular between the tank 1 and the connecting line 21. In the open state, the first valve device 3 connects the tank 1 to the high-pressure line system 2. In the closed state, the first valve device 3 separates the tank 1 and the high-pressure line system 2 from one another.

Die Durchflussregeleinrichtung 5 ist dazu ausgebildet, einen Gasdurchfluss und/oder einen Druck des Gases, das durch die Durchflussregeleinrichtung fließt, zu variieren. Allgemein ist de Durchflussregeleinrichtung 5 zwischen einem geschlossenen Zustand und einem geöffneten Zustand schaltbar. Die zweite Ventileinrichtung 5 kann z.B. ein schaltbares Magnetventil aufweisen, das zwischen dem geöffneten Zustand und dem geschlossenen Zustand schaltbar ist. Wie in 1 schematisch dargestellt, ist die Durchflussregeleinrichtung 5 zwischen dem Verbrauchersystem 205 und dem Hochdruckleitungssystem 2, insbesondere zwischen dem Verbrauchersystem 205 und der Verbindungsleitung 21 angeordnet. Im geöffneten Zustand verbindet die Durchflussregeleinrichtung 5 das Verbrauchersystem 205 mit dem Hochdruckleitungssystem 2. Im geschlossenen Zustand trennt die Durchflussregeleinrichtung 5 das Verbrauchersystem 205 und das Hochdruckleitungssystem 2 voneinander.The flow control device 5 is designed to vary a gas flow and/or a pressure of the gas flowing through the flow control device. In general, the flow control device 5 can be switched between a closed state and an open state. The second valve device 5 can, for example, have a switchable solenoid valve that can be switched between the open state and the closed state. As in 1 shown schematically, the flow control device 5 is arranged between the consumer system 205 and the high-pressure line system 2, in particular between the consumer system 205 and the connecting line 21. In the open state, the flow control device 5 connects the consumer system 205 to the high-pressure line system 2. In the closed state, the flow control device 5 separates the consumer system 205 and the high-pressure line system 2 from one another.

Die Zufuhrleitung 22 ist mit dem Zufuhranschluss 20, welcher z.B. als Steckanschluss für einen Tankstutzen ausgebildet sein kann, verbunden. Wie in 1 gezeigt, kann in der Zufuhrleitung 22 ein Rückschlagventil 8 angeordnet sein, das den Zufuhranschluss 20 gegen ein Austreten von Gas aus dem Hochdruckleitungssystem 2 verschließt.The supply line 22 is connected to the supply connection 20, which can be designed as a plug connection for a tank nozzle, for example. As in 1 As shown, a check valve 8 can be arranged in the supply line 22, which closes the supply connection 20 against gas escaping from the high-pressure line system 2.

Wenn die erste Ventileinrichtung 3und die Durchflussregeleinrichtung 5 sich in einem geschlossenen Zustand befinden, bildet das Hochdruckleitungssystem 2 somit ein geschlossenes Volumen, aus dem im Falle von Undichtigkeiten ein Leckagemassenstrom an Gas austreten kann.When the first valve device 3 and the flow control device 5 are in a closed state, the high-pressure line system 2 thus forms a closed volume from which a leakage mass flow of gas can escape in the event of leaks.

Wie in 1 gezeigt, ist der Drucksensor 4 ist mit dem Hochdruckleitungssystem 2 verbunden und dazu eingerichtet, einen Druck im Hochdruckleitungssystem 2 zu erfassen.As in 1 As shown, the pressure sensor 4 is connected to the high-pressure line system 2 and is configured to detect a pressure in the high-pressure line system 2.

Die Steuerungseinrichtung 6 ist in 1 lediglich schematisch als Block dargestellt und ist als elektronische Steuerungseinrichtung 6 realisiert. Wie in 1 beispielhaft gezeigt, kann die Steuerungseinrichtung 6 eine Recheneinheit 61, wie z.B. eine CPU, einen ASIC, einen FPGA oder dergleichen, und einen Datenspeicher 62, insbesondere einen nicht-flüchtigen Datenspeicher wie einen Flash-Speicher, einen SD-Speicher oder dergleichen aufweisen, der durch die Recheneinheit lesbar ist. Wie in 1 schematisch gezeigt, ist die Steuerungseinrichtung 6 mit der ersten Ventileinrichtung 3 und der Durchflussregeleinrichtung 5 sowie mit dem Drucksensor 4 signalleitend verbunden, beispielsweise drahtgebunden, wie z.B. über ein Bus-System. The control device 6 is in 1 shown only schematically as a block and is implemented as an electronic control device 6. As in 1 As shown by way of example, the control device 6 can have a computing unit 61, such as a CPU, an ASIC, an FPGA or the like, and a data memory 62, in particular a non-volatile data memory such as a flash memory, an SD memory or the like, which is readable by the computing unit. As in 1 shown schematically, the control device 6 is connected to the first valve device 3 and the flow control device 5 as well as to the pressure sensor 4 in a signal-conducting manner, for example by wire, such as via a bus system.

Alternativ kann auch eine drahtlose Verbindung vorgesehen sein, z.B. über WiFi oder dergleichen.Alternatively, a wireless connection can be provided, e.g. via WiFi or the like.

Die Steuerungseinrichtung 6 ist dazu eingerichtet, das Gastanksystem 100 zur Ausführung des in 2 dargestellten Verfahrens M zu veranlassen. Beispielsweise kann in dem Datenspeicher 62 Software gespeichert sein, die durch die Recheneinheit 61 ausführbar ist, um das System 100 zur Ausführung des Verfahrens M zu veranlassen.The control device 6 is designed to control the gas tank system 100 to carry out the 2 to initiate the method M shown. For example, software can be stored in the data memory 62 which can be executed by the computing unit 61 in order to initiate the system 100 to execute the method M.

In einem optionalen Schritt M0 erfolgt ein Einstellen eines vorbestimmten Drucks in dem Hochdruckleitungssystem 2 durch abgestimmtes Öffnen und Schließen der ersten Ventileinrichtung 3 und der Durchflussregeleinrichtung 5. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung 6, wenn beide Ventileinrichtungen 3, 5 geöffnet sind, um das Verbrauchersystem 205 mit gasförmigem Brennstoff aus dem Tank 1 zu versorgen, zunächst die erste Ventileinrichtung 3 in den geschlossenen Zustand schalten und anschließend die Durchflussregeleinrichtung 5 in den geschlossenen Zustand schalten, wenn im Hochdruckleitungssystem 2 ein vorbestimmter Druck erreicht wird, der z.B. durch den Drucksensor 4 erfasst werden kann. Der Druck, der nach dem Schließen beider Ventileinrichtungen 3, 5 im Hochdruckleitungssystem 2 herrscht, kann beispielsweise im Datenspeicher 62 gespeichert werden.In an optional step M0, a predetermined pressure is set in the high-pressure line system 2 by coordinated opening and closing of the first valve device 3 and the flow control device 5. For example, when both valve devices 3, 5 are open in order to supply the consumer system 205 with gaseous fuel from the tank 1, the control device 6 can first switch the first valve device 3 to the closed state and then switch the flow control device 5 to the closed state when a predetermined pressure is reached in the high-pressure line system 2, which can be detected, for example, by the pressure sensor 4. The pressure that prevails in the high-pressure line system 2 after both valve devices 3, 5 are closed can, for example, be stored in the data memory 62.

In Schritt M1 wird mittels des Drucksensors 4 ein Druck in dem Hochdruckleitungssystem 2 erfasst. Schritt M1 wird ausgeführt, nachdem seit dem Schließen beider Ventileinrichtungen 3, 5 ein vorbestimmter Zeitraum vergangen ist, in dem die Ventileinrichtungen 3, 5 nicht geöffnet wurden, z.B. ein Zeitraum von mindestens einer Minute. Schritt M1 wird ferner in einem Zustand ausgeführt, in dem beide Ventileinrichtungen 3, 5 geschlossen sind, das heißt, in einem Zustand, in dem das Hochdruckleitungssystem 2 ein geschlossenes Volumen bildet.In step M1, a pressure in the high-pressure line system 2 is detected by means of the pressure sensor 4. Step M1 is carried out after a predetermined period of time has passed since the closing of both valve devices 3, 5, in which the valve devices 3, 5 were not opened, e.g. a period of at least one minute. Step M1 is also carried out in a state in which both valve devices 3, 5 are closed, that is, in a state in which the high-pressure line system 2 forms a closed volume.

In Schritt M2 vergleicht die Steuerungseinrichtung den in Schritt M1 erfassten Druck mit einem Druckschwellwert. Der Druckschwellwert kann z.B. dem in Schritt M0 eingestellten bzw. erfassten Druck nach dem Schließen der Ventileinrichtungen 3, 5 entsprechen. Alternativ kann der Druckschwellwert auch um eine Differenz niedriger sein, als der in Schritt M0 eingestellte bzw. erfasste Druck nach dem Schließen der Ventileinrichtungen 3, 5, z.B. um eine Differenz die 5 bis 25 Prozent des eingestellten Drucks entspricht.In step M2, the control device compares the pressure detected in step M1 with a pressure threshold value. The pressure threshold value can, for example, correspond to the pressure set or detected in step M0 after the valve devices 3, 5 are closed. Alternatively, the pressure threshold value can also be lower by a difference than the pressure set or detected in step M0 after the valve devices 3, 5 are closed, for example by a difference that corresponds to 5 to 25 percent of the set pressure.

Wenn der in Schritt M2 erfasste Druck größer oder gleich dem Druckschwellwert ist, wie dies in 1 durch das Symbol „-“ angezeigt wird, kann das Verfahren M direkt zu Schritt M6 übergehen und die erste Ventileinrichtung 3 sowie optional auch die Durchflussregeleinrichtung 5 in den geöffneten Zustand schalten.If the pressure detected in step M2 is greater than or equal to the pressure threshold, as specified in 1 is indicated by the symbol “-”, the method M can go directly to step M6 and switch the first valve device 3 and optionally also the flow control device 5 to the open state.

Wenn in Schritt M2 der erfasste Druck kleiner dem Druckschwellwert ist, wie dies in 1 durch das Symbol „+“ angezeigt wird, ist dies ein Indikator für eine Leckage des Hochdruckleitungssystems 2 und das Verfahren M geht zu Schritt M4 über.If in step M2 the detected pressure is less than the pressure threshold, as in 1 is indicated by the symbol “+”, this is an indicator of a leak in the high pressure line system 2 and the method M proceeds to step M4.

In Schritt M3 schaltet die Steuerungseinrichtung 6 die erste Ventileinrichtung 3 zeitlich begrenzt in den geöffneten Zustand, so dass dem Hochdruckleitungssystem 2 aus dem Gastank 2 eine begrenzte Gasmenge zugeführt wird, und anschließend wieder in den geschlossenen Zustand. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung 6 die erste Ventileinrichtung 3 für einen vorbestimmten ersten Zeitraum, z.B. für einen Zeitraum von zwischen 20 Millisekunden und 3 Sekunden, in den geöffneten Zustand schalten, bevor sie die erste Ventileinrichtung 3 wieder schließt. Alternativ kann die Steuerungseinrichtung 3 die erste Ventileinrichtung 3 solange in den geöffneten Zustand schalten, bis ein vorbestimmter Druck in dem Hochdruckleitungssystem erreicht wird, der z.B. mit dem Drucksensor 4 erfasst wird.In step M3, the control device 6 switches the first valve device 3 to the open state for a limited period of time, so that a limited amount of gas is supplied to the high-pressure line system 2 from the gas tank 2, and then back to the closed state. For example, the control device 6 can switch the first valve device 3 to the open state for a predetermined first period of time, e.g. for a period of between 20 milliseconds and 3 seconds, before it closes the first valve device 3 again. Alternatively, the control device 3 can switch the first valve device 3 to the open state until a predetermined pressure is reached in the high-pressure line system, which is detected e.g. with the pressure sensor 4.

In Schritt M4 erfolgt, nach dem Zuführen M3 der begrenzten Gasmenge, also bei geschlossenen Ventileinrichtungen 3, 5, ein Ermitteln eines Leckagemassenstroms in dem Hochdruckleitungssystem 2. Beispielsweise kann hierzu über einen vorbestimmten Zeitraum, der z.B. zwischen 0,5 Sekunden und 2 Minuten liegen kann, mittels des Drucksensors 4 ein Druckverlauf in dem Hochdruckleitungssystem 2 erfasst werden (Schritt M41). Die Steuerungseinrichtung 3 kann in Schritt M42 einen Druckgradienten aus dem erfassten Druckverlauf ermitteln und in einem weiteren Schritt M43 anhand des ermittelten Druckgradienten den Leckagemassenstrom bestimmen, z.B. unter Zuhilfenahme der idealen Gasgleichung.In step M4, after the limited gas quantity has been supplied M3, i.e. with the valve devices 3, 5 closed, a leakage mass flow in the high-pressure line system 2 is determined. For example, a pressure curve in the high-pressure line system 2 can be recorded over a predetermined period of time, which can be between 0.5 seconds and 2 minutes, using the pressure sensor 4 (step M41). In step M42, the control device 3 can determine a pressure gradient from the recorded pressure curve and in a further step M43 determine the leakage mass flow based on the determined pressure gradient, e.g. with the aid of the ideal gas equation.

In Schritt M5 führt die Steuerungseinrichtung 3 einen Vergleich des Leckagemassenstroms mit einem Leckageschwellwert durch, z.B. indem der ermittelte Druckgradient mit einem Schwellwert vergleichen wird. Ist der Druckgradient bzw. der Leckagemassenstrom kleiner als der Leckageschwellwert, wie dies in 2 durch das Symbol „+“ angedeutet ist, geht das Verfahren M zu Schritt M6 über und die Steuerungseinrichtung 6 schaltet die erste Ventileinrichtung 3 und optional die Durchflussregeleinrichtung 5 in den geöffneten Zustand.In step M5, the control device 3 compares the leakage mass flow with a leakage threshold value, e.g. by comparing the determined pressure gradient with a threshold value. If the pressure gradient or the leakage mass flow is smaller than the leakage threshold value, as in 2 indicated by the symbol “+”, the method M proceeds to step M6 and the control device 6 switches the first valve device 3 and optionally the flow control device 5 to the open state.

Wenn in Schritt M5 festgestellt wird, dass der ermittelte Leckagemassentstrom größer oder gleich dem Leckageschwellwert ist, wie in 2 durch das Symbol “- " angezeigt, geht das Verfahren M zu Schritt M7 über. In Schritt M7 kann die Steuerungseinrichtung 6 z.B. ein Warnsignal erzeugen bzw. ausgeben, z.B. in Form eines optischen oder akustischen Signals. Alternativ oder zusätzlich kann die Recheneinheit 61 eine Fehlermeldung in den Datenspeicher 62 schreiben.If it is determined in step M5 that the determined leakage mass flow is greater than or equal to the leakage threshold value, as in 2 indicated by the symbol “- ", the method M proceeds to step M7. In step M7, the control device 6 can generate or output a warning signal, e.g. in the form of an optical or acoustic signal. Alternatively or additionally, the computing unit 61 can write an error message into the data memory 62.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind auch Kombinationen der voranstehenden Ausführungsbeispiele denkbar.Although the present invention has been explained above using exemplary embodiments, it is not limited thereto, but can be modified in many ways. In particular, combinations of the above exemplary embodiments are also conceivable.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 7127937 B2 [0005]US 7127937 B2 [0005]

Claims (10)

Verfahren (M) zum Betreiben eines Gastanksystems (100), umfassend: Erfassen (M1) eines Drucks in einem Hochdruckleitungssystem (2) in einem Zustand, in dem das Hochdruckleitungssystem (2) seit einem vorbestimmten Zeitraum durch eine erste Ventileinrichtung (3), die sich in einem geschlossenen Zustand befindet, von einem Gastank (1) und durch eine Durchflussregeleinrichtung (5), die sich in einem geschlossenen Zustand befindet, von einem Verbrauchersystem (205) getrennt ist; Vergleichen (M2) des erfassten Drucks mit einem Druckschwellwert; wenn der erfasste Druck kleiner dem Druckschwellwert ist: Zuführen (M3) einer begrenzten Gasmenge in das Hochdruckleitungssystem (2) aus dem Gastank (1) durch zeitlich begrenztes Öffnen der ersten Ventileinrichtung (3); Ermitteln (M4) eines Leckagemassenstroms in dem Hochdruckleitungssystem (2) nach dem Zuführen (M3) der begrenzten Gasmenge; Vergleichen (M5) des Leckagemassenstroms mit einem Leckageschwellwert; und Öffnen (M6) der ersten Ventileinrichtung (3) nur dann, wenn der ermittelte Leckagemassentstrom kleiner einem Leckageschwellwert liegt.Method (M) for operating a gas tank system (100), comprising: Detecting (M1) a pressure in a high-pressure line system (2) in a state in which the high-pressure line system (2) has been separated from a gas tank (1) by a first valve device (3) which is in a closed state for a predetermined period of time and from a consumer system (205) by a flow control device (5) which is in a closed state; comparing (M2) the detected pressure with a pressure threshold value; if the detected pressure is less than the pressure threshold value: Supplying (M3) a limited amount of gas into the high-pressure line system (2) from the gas tank (1) by opening the first valve device (3) for a limited period of time; Determining (M4) a leakage mass flow in the high-pressure line system (2) after supplying (M3) the limited amount of gas; Comparing (M5) the leakage mass flow with a leakage threshold value; and Opening (M6) the first valve device (3) only if the determined leakage mass flow is less than a leakage threshold value. Verfahren (M) nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln (M4) des Leckagemassenstroms umfasst: Erfassen (M41) eines Druckverlaufs in dem Hochdruckleitungssystem (2) über einen vorbestimmten Zeitraum in einem Zustand, in dem sich die erste Ventileinrichtung (3) und die Durchflussregeleinrichtung (5) in ihrem geschlossenen Zustand befinden; Ermitteln (M42) eines Druckgradienten aus dem erfassten Druckverlauf; und Bestimmen (M43) des Leckagemassenstroms anhand des ermittelten Druckgradienten.Procedure (M) according to Claim 1 , wherein the determination (M4) of the leakage mass flow comprises: detecting (M41) a pressure curve in the high-pressure line system (2) over a predetermined period of time in a state in which the first valve device (3) and the flow control device (5) are in their closed state; determining (M42) a pressure gradient from the detected pressure curve; and determining (M43) the leakage mass flow based on the determined pressure gradient. Verfahren (M) nach Anspruch 1 oder 2, zusätzlich aufweisend: Erzeugen (M7) eines Warnsignals und/oder Schreiben einer Fehlermeldung in einen Datenspeicher (62), wenn der ermittelte Leckagemassentstrom größer oder gleich dem Leckageschwellwert ist.Procedure (M) according to Claim 1 or 2 , additionally comprising: generating (M7) a warning signal and/or writing an error message into a data memory (62) if the determined leakage mass flow is greater than or equal to the leakage threshold value. Verfahren (M) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei zum Zuführen (M3) der begrenzten Gasmenge in das Hochdruckleitungssystem (2) aus dem Gastank (1) die erste Ventileinrichtung (3) für einen vorbestimmten ersten Zeitraum, z.B. über einen Zeitraum zwischen 20 Millisekunden und 3 Sekunden, geöffnet wird oder solange, bis ein vorbestimmter Druck in dem Hochdruckleitungssystem erreicht wird.Method (M) according to one of the preceding claims, wherein for supplying (M3) the limited amount of gas into the high-pressure line system (2) from the gas tank (1), the first valve device (3) is opened for a predetermined first period of time, e.g. over a period of time between 20 milliseconds and 3 seconds, or until a predetermined pressure is reached in the high-pressure line system. Verfahren (M) nach einem der voranstehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend: Einstellen (M0) eines vorbestimmten Drucks in dem Hochdruckleitungssystem (2) durch abgestimmtes Öffnen und Schließen der ersten und der zweiten Ventileinrichtung (3, 5) vor dem Herstellen des ersten Zustands, wobei der Druckschwellwert gleich dem eingestellten vorbestimmte Druck ist oder um eine vorbestimmte Differenz kleiner ist als der eingestellte Druck.Method (M) according to one of the preceding claims, additionally comprising: Setting (M0) a predetermined pressure in the high-pressure line system (2) by coordinated opening and closing of the first and second valve devices (3, 5) before establishing the first state, wherein the pressure threshold value is equal to the set predetermined pressure or is smaller than the set pressure by a predetermined difference. Gastanksystem (100) für ein Verbrauchersystem (205), aufweisend: einen Tank (1) zum Speichern von Gas, insbesondere Wasserstoff; ein Hochdruckleitungssystem (2); eine erste Ventileinrichtung (3), welche zwischen einem geöffneten Zustand, in dem sie den Tank (1) mit dem Hochdruckleitungssystem (2) verbindet, und einem geschlossenen Zustand schaltbar ist, in dem sie den Tank (1) von dem Hochdruckleitungssystem (2) trennt; eine Durchflussregeleinrichtung (5), welche zum Anschluss des Hochdruckleitungssystems (2) an ein Verbrauchersystem (205) zwischen einem geöffneten Zustand und einem geschlossenen Zustand schaltbar ist; einen Drucksensor (4) zum Erfassen eines Drucks im Hochdruckleitungssystem (2); und eine Steuerungseinrichtung (6), welche mit der ersten Ventileinrichtung (3), mit der Durchflussregeleinrichtung (5) und mit dem Drucksensor (4) signalleitend verbunden und dazu eingerichtet ist, das Gastanksystem (100) zur Ausführung eines Verfahrens (M) nach einem der voranstehenden Ansprüche zu veranlassen.Gas tank system (100) for a consumer system (205), comprising: a tank (1) for storing gas, in particular hydrogen; a high-pressure line system (2); a first valve device (3) which can be switched between an open state in which it connects the tank (1) to the high-pressure line system (2) and a closed state in which it separates the tank (1) from the high-pressure line system (2); a flow control device (5) which can be switched between an open state and a closed state for connecting the high-pressure line system (2) to a consumer system (205); a pressure sensor (4) for detecting a pressure in the high-pressure line system (2); and a control device (6) which is connected to the first valve device (3), to the flow control device (5) and to the pressure sensor (4) in a signal-conducting manner and is designed to cause the gas tank system (100) to carry out a method (M) according to one of the preceding claims. Gastanksystem (100) nach Anspruch 6, wobei die erste Ventileinrichtung (3) ein schaltbares Magnetventil aufweist, das zwischen dem geöffneten Zustand und dem geschlossenen Zustand schaltbar ist.Gas tank system (100) to Claim 6 , wherein the first valve device (3) has a switchable solenoid valve which can be switched between the open state and the closed state. Gastanksystem (100) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Durchflussregeleinrichtung (5) ein schaltbares Magnetventil aufweist, das zwischen dem geöffneten Zustand und dem geschlossenen Zustand schaltbar ist.Gas tank system (100) to Claim 6 or 7 , wherein the flow control device (5) has a switchable solenoid valve which can be switched between the open state and the closed state. Gastanksystem (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Hochdruckleitungssystem (2) einen Zufuhranschluss (20) zum Anschließen eines Betankungssystems aufweist, wobei der Zufuhranschluss (20) durch ein Rückschlagventil (8) gegen ein Austreten von Gas aus dem Hochdruckleitungssystem (2) verschlossen ist.Gas tank system (100) according to one of the Claims 6 until 8th , wherein the high-pressure line system (2) has a supply connection (20) for connecting a refueling system, wherein the supply connection (20) is closed by a check valve (8) against escape of gas from the high-pressure line system (2). Brennstoffzellensystem (200), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: ein Gastanksystem (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 9; ein Verbrauchersystem (205) mit einer Brennstoffzellenanordnung (210), welche einen mit der Durchflussregeleinrichtung (5) verbundenen Brennstoffzufuhranschluss (211) aufweist.Fuel cell system (200), in particular for a motor vehicle, comprising: a gas tank system (100) according to one of the Claims 6 until 9 ; a consumer system (205) with a fuel cell arrangement (210) which has a fuel supply connection (211) connected to the flow control device (5).
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