EP4487353A1 - Verfahren zum bestimmen eines unteren stromschwellwerts eines strombandes einer magnetspule eines magnetventils für eine mit einem druckfluidspeicher fluidkommunizierenden ventileinheit, vorrichtung sowie fahrzeug - Google Patents

Verfahren zum bestimmen eines unteren stromschwellwerts eines strombandes einer magnetspule eines magnetventils für eine mit einem druckfluidspeicher fluidkommunizierenden ventileinheit, vorrichtung sowie fahrzeug

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EP4487353A1
EP4487353A1 EP23700686.1A EP23700686A EP4487353A1 EP 4487353 A1 EP4487353 A1 EP 4487353A1 EP 23700686 A EP23700686 A EP 23700686A EP 4487353 A1 EP4487353 A1 EP 4487353A1
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EP
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threshold value
current threshold
valve
armature
current
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Definitions

  • multiple compressed gas tanks can be installed in the vehicle.
  • These compressed gas tanks are each equipped with a multifunctional valve unit, the main function of which is to shut off the respective compressed gas tank when the vehicle is not in use.
  • the valve units are usually equipped with a self-closing solenoid valve. If no current flows through a magnetic coil of the magnetic valve, the magnetic valve closes automatically, e.g. by spring force. This behavior is necessary for safety reasons, but has the disadvantage that current must flow through the magnetic coil continuously during ferry operation in order to keep the magnetic valve open. As a result, a small amount of electrical energy is permanently consumed.
  • valve units or solenoid valves of the valve units are subject to technical tolerances, so that a current which has to flow through the solenoid coil in order to keep the solenoid valve open can vary.
  • the present invention shows a method according to the features of claim 1, a device according to the features of claim 10, and a vehicle according to the features of claim 11.
  • the present invention shows a method for determining (at least) a lower current threshold value of a current band of a magnetic coil of a magnetic valve for a fluid-communicating valve unit with a pressure fluid reservoir, in particular of a vehicle, with an electric current flowing through the magnetic coil at the level of the current band an armature of the magnet valve that can be moved by the magnet coil can be held in a fully open position, the movable armature comprising at least one state of motion when transferring between a closed position of the armature and the fully open position of the armature, and a state of rest in the fully open position.
  • the method includes actively energizing the magnet coil of the magnet valve, the active energization of the magnet coil of the magnet valve being switched off when an electric current flowing through the magnet coil is detected at the level of an upper current threshold value of the current band.
  • the method also includes, as a step, a renewed, active energizing of the magnetic coil of the magnetic valve by the electrical energy source when it is detected, in particular when it is detected that the electric current flowing through the magnetic coil has fallen below a definable, changeable current threshold value, which is lower than the upper one Current threshold is.
  • one step of the method according to the invention is changing the level of the definable, variable current threshold value or changing the level of the definable, variable Current threshold and an (additional) changing the height of the upper current threshold.
  • a further step of the method is a permanent measurement of a measurement signal, in particular a permanent measurement of a measurement signal and an evaluation of the measurement signal, to detect a change in the state of the armature of the solenoid valve between the at least one movement state and the rest state of the armature.
  • the method includes as a step a determination of (at least) the lower current threshold value of the current band based on the definable, changeable current threshold value if the change in the state of the armature of the magnet valve due to the change in the definable, changeable current threshold value is detected, in particular (in advance of time) was detected .
  • the method according to the invention and/or the device according to the invention for determining (at least) a lower current threshold value of a current band of a magnet coil of a magnet valve for a valve unit of a stationary energy unit that communicates fluidly with a pressurized fluid reservoir, e.g. a power generator or a fuel cell heating system, is used .
  • valve unit can be fluidly connected or is connected to at least one pressurized fluid reservoir, for example of the vehicle or a stationary energy unit.
  • a fully open position of the armature is to be understood in particular as a position of the armature in which the flow of a fluid through the valve unit, in particular through a fluid channel of the valve unit, is at a maximum.
  • the armature of the solenoid valve In the fully open position, the armature of the solenoid valve is in the rest state, ie, at rest or substantially at rest.
  • the armature of the solenoid valve can also be understood as a magnet armature.
  • a state of movement of the armature is to be understood as a state of movement of the armature in which the armature moves, in particular along an axis of the armature, e.g. from the closed position to the fully open position. In other words, the armature is not at rest in the moving state.
  • the closed position of the armature is to be understood in particular as a position of the armature in which the flow of a fluid through the valve unit, in particular through a fluid channel of the valve unit,
  • the lower current threshold value is determined in particular based on this definable, changeable current threshold value in such a way that the movable armature at the lower current threshold value determined therefrom in the fully open position.
  • the expression “based” in “the lower current threshold value is determined in particular based on this definable, changeable current threshold value” is intended to express in particular that this definable, changeable current threshold value is, for example, multiplied by a factor, or an offset is added, or, for example, the previous, definable, changeable current threshold value is used as the lower current threshold value.
  • the active energizing of the magnetic coil of the magnetic valve, the switching off of the active energizing of the magnetic coil when the upper current threshold value of the current band is detected or detected, and when the definable, changeable current threshold value is recognized or detected, the renewed, active energizing of the magnetic coil is in particular a repeating process of the method according to the invention.
  • the magnetic coil of the magnetic valve can be actively energized in a pulsating manner. A dynamic change in the inductance of the magnetic coil can thus be brought about when the armature starts to move.
  • the electrical current flowing through the magnetic coil can have a periodic waveform, in particular a sawtooth-like or essentially sawtooth-like current waveform, or else a sinusoidal current waveform in the case of pulsating, active energizing.
  • the pulsating, active energizing of the magnet coil of the magnet valve takes place in particular to determine the lower current threshold value by means of the method according to the invention (calibration mode).
  • the magnetic coil of the magnetic valve can in particular also be actively energized in a pulsating manner during normal operation of the magnetic valve in order to (permanently) hold the movable armature of the magnetic valve in the fully open position.
  • a mean current that is permissible for the magnet coil can be implemented in a particularly simple manner by the pulsating energization of the magnet coil of the magnet valve.
  • the electrical energy for the active energizing can be provided by an electrochemical store, for example a battery in the vehicle.
  • the active energizing of the magnetic coil of the magnetic valve can be switched on and off by actuating an electrical switch, for example a field effect transistor.
  • the respective lower current threshold value of a current band required for holding a respective solenoid valve in a plurality of solenoid valves in the fully open position for keeping the respective solenoid valve open can be determined particularly easily and/or quickly and/or reliably.
  • power consumption of a respective solenoid valve of the plurality of solenoid valves for example solenoid valves on hydrogen cylinders of a fuel cell vehicle, can be particularly advantageously low, preferably minimized.
  • each solenoid valve is only supplied with the necessary, lower minimum electrical current (or lower minimum current intensity) of the current band.
  • the lower current band current threshold for a solenoid coil is a lower minimum current band current threshold or a substantially lower minimum current band current threshold at which the armature of the solenoid valve can (barely) be held in the fully open position.
  • the method according to the invention can also be used to determine the upper current threshold value, in particular as a function of the determined lower current threshold value.
  • a power consumption of a respective solenoid valve of the plurality of solenoid valves for example Fuel cell vehicle, to (completely) keep open the respective armature to be particularly low, especially when the magnetic coils of the magnetic valves are pulsing in a normal operation of the magnetic valves, actively energized.
  • the change in state of the armature between the moving state and the resting state of the armature can also be understood as a state transition. It can be advantageous if, in a method according to the invention, the state change of the armature is a change of the armature from the rest state to the movement state or a change of the armature from the movement state to the rest state.
  • the definable, changeable current threshold value can be understood as a temporary lower current threshold value of the current band in order to be able to determine the lower current threshold value of the current band for normal operation of the solenoid valve.
  • a freewheeling circuit connected in parallel with the magnet coil can be switched to be electrically conductive ("closed") at the same time or essentially at the same time, so that the electric current flowing through the magnet coil of the magnet valve can be reduced in a particularly advantageous manner due to the ohmic resistance of the magnet coil.
  • the freewheeling circuit has, for example, a “freewheeling transistor” for electrically conductive switching of the freewheeling circuit.
  • the freewheeling circuit is switched to be electrically non-conductive C, open") during the active energization of the magnet coil of the magnet valve.
  • a device according to the invention can have such a freewheeling circuit.
  • the time interval of the active energizing of the magnetic coil of the magnetic valve is in particular also referred to as the rise interval.
  • the time interval from switching off the active energization of the magnetic coil when the upper current threshold has been detected until renewed active energization of the magnetic coil when the definable, changeable current threshold or the lower current threshold value has been recognized is in particular also referred to as the fall interval.
  • the dropout interval may also be referred to as the freewheeling interval when a freewheeling circuit is employed.
  • a device according to the invention can be designed to determine and, if necessary, adapt a particularly advantageous lower current threshold value and/or upper current threshold value at regular time intervals. In other words, self-calibration can take place.
  • the method according to the invention makes use of the fact that when the armature changes its state between the moving state and the resting state, there is a change in the inductance of the magnet coil, since the inductance of the magnet coil depends, among other things, on the distance between the armature and the magnet coil.
  • a movement of the armature can thus itself bring about a change in a current profile of the electrical current flowing through the magnet coil compared to the stationary armature.
  • the change in the state of the armature of the solenoid valve between the at least one movement state and the rest state of the armature can be recognized or detected based on the change in the current profile.
  • the change in the current flow can be used as an indicator of the movement of the armature.
  • the height of the definable, changeable current threshold value is temporarily increased in steps and/or temporarily decreased in steps to change the height of the definable, changeable current threshold value for determining the lower current threshold value.
  • a change in the state of the armature of the solenoid valve between the at least a state of movement and the state of rest of the armature are triggered in order to thus detect a movement of the armature.
  • the upper current threshold value can also be increased stepwise at the same time for determining the lower current threshold value.
  • the upper current threshold value can also be reduced stepwise at the same time for determining the lower current threshold value.
  • the current band can in particular be shifted for determining the lower current threshold value.
  • the lower current threshold value can thus be determined particularly quickly.
  • the electric current flowing through the solenoid can be considered as the measurement signal.
  • the course of the electric current flowing through the magnetic coil can be observed.
  • the electric current flowing through the magnetic coil can be understood in particular as the electric current flowing directly through the magnetic coil.
  • a current dependent on the electric current flowing through the magnetic coil is considered as the measurement signal.
  • a time constant of the current flowing through the magnet coil of the magnet valve can advantageously be considered in a method according to the invention for detecting the change in the state of the armature.
  • the decay of the electric current flowing through the magnetic coil after the electric current flowing through the magnetic coil has been switched off (when the upper current threshold value is detected) follows an exponential course.
  • the time constant for the exponential curve can depend on the ratio of ohmic resistance, in particular ohmic resistance Magnetic coil and the inductance of the magnetic coil of the magnetic valve are determined. If the inductance decreases, e.g. because the armature detaches from the valve unit stop, the time constant of the exponential decay also decreases as a result.
  • This time constant can be determined, for example, using a suitable filter routine, for example using a Taylor series.
  • a current frequency of the current flowing through the magnet coil of the magnet valve can be considered with particular advantage in a method according to the invention for detecting the change in the state of the armature.
  • the time can be determined that elapses between the active energization of the magnetic coil of the magnetic valve by the electrical energy source when an electric current flowing through the magnetic coil is detected at the level of a definable, changeable current threshold value and a renewed active energization of the when a through the Solenoid flowing, electric current passes in the amount of a definable, changeable current threshold.
  • the period can be determined and considered, in particular the period of a sawtooth-like or essentially sawtooth-like current profile of the electric current flowing through the magnetic coil.
  • the time constant of the exponential course of the electric current flowing through the magnet coil decreases, this leads to a time reduction in the decay interval, in particular the free-running interval.
  • a change in the state of the armature between the state of rest and the state of movement can thus advantageously lead to a recognizable change in the current frequency.
  • a frequency spectrum of the current flowing through the magnet coil of the magnet valve can be considered in a method according to the invention for detecting the change in the state of the armature.
  • the course of the electric current flowing through the magnetic coil will show a strictly exponential behavior when the armature is stationary, whereas a movement of the armature will lead to a deviation from the exponential behavior. So can a change in the state of the armature between the state of rest and the state of movement advantageously lead to a recognizable change in the frequency spectrum of the current profile.
  • the upper current threshold value of the current band can advantageously be adapted to the determined lower current threshold value of the current band of the solenoid valve.
  • the energy consumption of a magnet coil that is actively energized in a pulsating manner during normal operation of the magnet valve can thus be particularly low.
  • the upper current threshold value can be determined in such a way that a desired, average current value that is permissible for the magnet coil results.
  • a value based on the measurement signal can be compared with a limit value with particular advantage.
  • the limit value can also be understood as a threshold value.
  • a classification method can be used in a method according to the invention for detecting the change in the state of the armature of the magnet valve.
  • the classification method can be understood in particular as machine learning. Training data can be collected for this purpose. In particular, a statistical model is built using an algorithm that is based on the training data. Patterns and regularities in the training data can thus be recognized and unknown data can also be assessed.
  • the present invention shows a device for determining (at least) a lower current threshold value of a current band of a magnet coil of a magnet valve for a valve unit that communicates fluidly with a pressurized fluid reservoir, in particular of a vehicle.
  • the device has an electrical energy source for providing electrical energy for actively energizing the magnet coil of the magnet valve.
  • the device also includes a sensor for detecting an electric current flowing through a magnetic coil of a magnetic valve.
  • the device includes a control unit for switching off of the electric current flowing through the magnetic coil of the magnetic valve when an upper current threshold value of a current band of the magnetic valve is exceeded, and for actively energizing the magnetic coil of the magnetic valve when a definable, changeable current threshold value is undershot.
  • the device also includes a current changing unit for changing the level of the definable, changeable current threshold value, and a measuring unit for measuring a measuring signal for detecting a change in the state of the armature of the solenoid valve between at least one movement state and one rest state of the armature.
  • the device also has a determination unit for determining (at least) the lower current threshold value of the current band based on the definable, variable current threshold value if the change in the state of the armature of the magnet valve is detected due to the change in the definable, variable current threshold value.
  • the device is designed to carry out a method according to the invention for determining at least the lower current threshold value of the current band for the magnet coil of the magnet valve of the valve unit of the pressure fluid reservoir, in particular of the vehicle.
  • the valve unit has a housing for accommodating the solenoid valve.
  • the valve unit has in particular a fluid inlet and a fluid outlet, wherein the fluid inlet can be fluidically connected to the fluid outlet by means of the solenoid valve via a fluid channel.
  • the solenoid valve is also self-closing, i. H. if no current flows through a magnetic coil of the magnetic valve, the magnetic valve closes automatically, e.g. by spring force.
  • the electrical energy source is in particular a battery, for example a vehicle battery.
  • the sensor for detecting the electrical current flowing through the magnetic coil of the magnetic valve can be a current sensor, for example.
  • the control unit is designed in particular to monitor the active energizing of the electric current flowing through the magnet coil of the magnet valve. and/or turn off. Furthermore, the control unit can additionally be designed to switch a freewheeling circuit to be electrically conductive and/or electrically non-conductive.
  • the device can have a memory, in particular a non-volatile memory, for storing lower current threshold values and/or for storing upper current threshold values and/or for storing definable, changeable current threshold value(s).
  • a memory in particular a non-volatile memory, for storing lower current threshold values and/or for storing upper current threshold values and/or for storing definable, changeable current threshold value(s).
  • the device according to the invention is used to determine the lower current threshold value and/or the upper current threshold value of the current band of the magnet coil of the magnet valve for at least one valve unit that communicates fluidly with a pressurized fluid reservoir, e.g. a high-pressure hydrogen tank.
  • a pressurized fluid reservoir e.g. a high-pressure hydrogen tank.
  • the device according to the second aspect of the invention thus has the same advantages as have already been described for the method according to the first aspect of the invention.
  • the present invention shows a vehicle, wherein the vehicle has at least one pressure fluid reservoir with a valve unit with a solenoid valve for controlling a flow of a pressure fluid that can be stored in the pressure fluid reservoir, in particular a plurality of pressure fluid reservoirs, each with a valve unit with a solenoid valve for controlling a flow a pressure fluid that can be stored in a respective pressure fluid reservoir of the plurality of pressure fluid reservoirs.
  • the vehicle also includes a device designed according to the invention, the device also being designed to determine at least the lower current threshold value for the solenoid valve of the valve unit for the at least one pressure fluid reservoir.
  • the device according to the invention is designed with several pressure fluid reservoirs to determine (at least) the lower current threshold value for the solenoid valve of the respective valve unit for at least two pressure fluid reservoirs of the plurality of pressure fluid reservoirs.
  • the vehicle can also be understood as a stationary energy unit.
  • the storable pressurized fluid can be gaseous hydrogen, for example.
  • the pressurized fluid is stored under high pressure in the pressurized fluid reservoir.
  • the valve unit is in particular arranged directly on the pressure fluid reservoir, for example a bottle neck of the pressure fluid reservoir.
  • the valve unit can also be used as a system isolation valve unit or as a valve unit for a fuel cell system.
  • the vehicle according to the third aspect of the invention thus has the same advantages as have already been described for the method according to the first aspect of the invention or the device according to the second aspect of the invention.
  • Figure 1 schematically discloses a flow chart of a method for determining a lower current threshold value US or a lower current threshold value US and an upper current threshold value OS of a current band B (see, for example, Figure 3) of a magnet coil 2 of a magnet valve for a fluid-communicating with a pressurized fluid reservoir 21 Oa, 21 Ob valve unit 100, e.g. wherein the moveable armature includes at least one state of motion when transitioning between a closed position of the armature and the fully open position of the armature and a state of rest in the fully open position.
  • the method for determining the lower current threshold value US or the lower current threshold value US and the upper current threshold value OS of the current band B also includes, as steps, in particular as repetitive steps, active energizing of the solenoid coil 2 of the solenoid valve, with the active energizing of the solenoid coil 2 of the solenoid valve upon detection of an electric current flowing through the magnet coil 2 in the amount of an upper current threshold value OS of the current band B is switched off, and renewed active energization of the magnet coil 2 of the magnet valve by the electrical energy source upon detection of an electric current flowing through the magnet coil 2 in Level of a definable, changeable current threshold value, which is lower than the upper current threshold value OS.
  • a measurement signal e.g. the electric current flowing through the magnetic coil 2 is used to detect a change in the state of the armature of the magnetic valve between the at least a state of motion and the state of rest of the armature for the time of Determination of the lower current threshold value US or for the time of determination of the lower current threshold value US and the upper current threshold value OS continuously measured 20.
  • the level of the definable, changeable current threshold value is now so frequent, in particular repeatedly, by one (current) step reduced 10 or lowered until the change in the state of the armature of the solenoid valve, here in this example a change in the state of the armature from the idle state to the moving state, is detected (positive) on the basis of the change in the definable, changeable current threshold value 30.
  • the upper current threshold value is also successively changed, in particular also reduced or increased.
  • the lower current threshold value US of current band B is determined 40 based on the definable, changeable current threshold value, with the upper current threshold value OS also being determined or adjusted can be.
  • the upper current threshold value OS is adapted to the specific lower current threshold value US of the current band B of the solenoid valve.
  • the previous, definable, changeable current threshold value can be determined as the lower current threshold value US of the current band B 40.
  • the determined lower current threshold value US and/or the determined upper current threshold value OS are stored in a memory in one step 50.
  • a time constant and/or a frequency spectrum and/or a current frequency of the current flowing through the magnet coil of the magnet valve can be considered for detecting the change in the state of the armature.
  • the determination of the lower current threshold value US or the determination of the lower current threshold value US and the upper current threshold value OS are aborted 70 and an error memory entry is made 80.
  • FIG. 2 discloses a device 220 for determining at least one lower current threshold value US or a lower current threshold value US and an upper current threshold value OS of a current band B of a magnet coil 2 of a magnet valve for a valve unit 100, e.g. see e.g. Figure 4).
  • the device 220 has an electrical energy source 222, for example 12 volts - on-board voltage of the vehicle, for providing electrical energy for an active energizing of the magnetic coil 2 of the magnetic valve.
  • the magnet coil 2 is represented in FIG. 2 by an ohmic resistor and an (electrical) coil.
  • the device 220 includes an ammeter as a sensor 224 for detecting an electric current flowing through a magnetic coil 2 of a magnetic valve.
  • the device 220 comprises a control unit 226 for switching off the electric current flowing through the magnetic coil 2 of the magnetic valve when an upper current threshold value OS of a current band B of the magnetic valve is exceeded, and for actively energizing the magnetic coil (2) of the magnetic valve when a definable, variable current threshold is undershot.
  • the control unit 226 controls a field effect transistor 241 to switch off or switch on (active current supply) the electric current flowing through the magnetic coil 2 of the magnetic valve.
  • a "freewheeling transistor" 242 connected in parallel with the solenoid coil 2 can be switched on, e.g.
  • Device 220 also includes a current changing unit 228 for changing at least the level of the definable, changeable current threshold value and a measuring unit 230 for measuring and evaluating a measuring signal obtained by sensor 224 to detect a change in the state of the armature of the solenoid valve between at least a state of movement and a state of rest of the armature. To detect the change in the state of the armature of the solenoid valve, a value based on the measurement signal can be compared with a limit value, for example.
  • Device 220 also includes a determination unit 232 for determining at least the lower current threshold value US of current band B based on the definable, changeable current threshold value, wherein device 220 is designed to use a method according to the invention for determining at least the lower current threshold value US of current band B for the magnet coil 2 of the solenoid valve.
  • the sensor 224 and/or the current changing unit 228 and/or the measuring unit 230 and/or the determining unit 232 can also be part of the control unit 226 .
  • Device 220 can also have a memory, in particular non-volatile memory, for storing lower current threshold values US and/or for storing upper current threshold values OS and/or for storing definable, changeable current threshold value(s).
  • FIG. 3 reveals a sawtooth current profile of an electric current i m flowing through a magnet coil 2 of a magnet valve over time t.
  • an armature of the magnetic valve that can be moved by the magnetic coil 2 can be Open position are held, while at the same time in a simple way an average permissible current for the magnetic coil can be realized without damaging the magnetic coil.
  • Figure 4 reveals a time course of a (sawtooth-like) electric current i m flowing through a magnetic coil 2 before (see section (1)), during (see section (2)) and after (see section (3)) the determination of an (adapted ) lower current threshold value US by means of a method according to the invention or a device according to the invention 220.
  • the current intensity i m , min denotes a lower minimum current threshold value of the current band B of the magnet coil 2 of the magnet valve at which the armature of the magnet valve can (just about) be held in the fully open position or is held becomes.
  • properties of the solenoid valve can change, so that the lower current threshold value US used for the operation of the solenoid valve or the solenoid coil 2 and/or the upper current threshold value OS, ie the current band B, must be adjusted, so that the solenoid valve or a valve unit 100 can work particularly advantageously with such a solenoid valve and the energy consumption is particularly low.
  • the lower current threshold value US of the current band B of the solenoid coil 2 of the solenoid valve is higher than the lower minimum current threshold value i m , min of the solenoid coil 2 of the solenoid valve, so that electrical energy is unnecessarily used to hold the armature of the solenoid valve in a fully open position is consumed.
  • the height of the specifiable, changeable (lower) current threshold value is gradually reduced by means of the method or the device 220 according to the invention in order to change the height of the specifiable, changeable (lower) current threshold value for determining a (new, adapted) lower current threshold value US (see section (3) of the current curve).
  • the upper current threshold value OS is also gradually reduced at the same time, in particular by the same value as the definable, changeable (lower) current threshold value US.
  • section (2) of the current curve shown in Figure 4 the armature of the solenoid valve is released from a resting state in the fully open position when the definable, changeable (lower) current threshold value is less than the lower minimum current threshold value i m , min of the solenoid coil 2 of the solenoid valve is (see circle).
  • the loosening of the armature is recognized as a change in the state of the armature and, based on the definable, changeable current threshold value at which the change in state of the armature is recognized, a new lower current threshold value US of the current band B and a new upper current threshold value OS are determined, determined in particular in such a way that when the solenoid coil 2 of the solenoid valve is energized with a current intensity equal to the current band B, the armature of the solenoid valve is held in the fully open position (see section (3) of the current curve shown in FIG. 4).
  • the determined, adjusted lower current threshold value US in section (3) is greater than the definable, changeable (lower) current threshold value at which the state change of the armature was detected.
  • FIG. 5 shows schematically a vehicle 200, the vehicle 200 comprising two pressurized fluid reservoirs 210a, 210b, each with a valve unit 100 with a solenoid valve for controlling a flow of a pressurized fluid that can be stored in the respective pressurized fluid reservoir 210a, 210b.
  • Vehicle 200 also has a device 220 designed according to the invention, device 220 also being designed to determine at least the lower current threshold value US for the solenoid valve of the respective valve unit 100 for the two pressurized fluid reservoirs 210a, 210b.
  • the respective lower current threshold value required for keeping the respective solenoid valve (completely) open can thus be determined by means of the method according to the invention.
  • the vehicle 200 can also be understood as a stationary energy unit, for example a power generator or a fuel cell heating system.

Landscapes

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Abstract

Verfahren zum Bestimmen eines unteren Stromschwellwerts (US) eines Strombandes (B) einer Magnetspule (2) eines Magnetventils, wobei das Verfahren aufweist: - aktives Bestromen der Magnetspule (2) des Magnetventils, wobei die aktive Bestromung der Magnetspule (2) des Magnetventils beim Erkennen eines durch die Magnetspule (2) fließenden, elektrischen Stromes in Höhe eines oberen Stromschwellwerts (OS) des Strombandes (B) abgeschaltet wird, und erneutes, aktives Bestromen der Magnetspule (2) des Magnetventils durch die elektrische Energiequelle beim Erkennen eines durch die Magnetspule (2) fließenden, elektrischen Stromes in Höhe eines festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts, - Verändern (10) der Höhe des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts, - dauerhaftes Messen (20) eines Messsignals zum Erkennen einer Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils zwischen dem zumindest einem Bewegungszustand und dem Ruhezustand des Ankers, - Bestimmen (40) des unteren Stromschwellwerts (US) des Strombandes (B) basierend auf dem festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwert, wenn die Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils aufgrund der Veränderung des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts erkannt wird (30).

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Bestimmen eines unteren Stromschwellwerts eines Strombandes einer Magnetspule eines :ils für eine mit einem fluidkommunizierenden Ventileinheit. sowie
Stand der Technik
Um Wasserstoff für einen Betrieb eines Fahrzeugs zu speichern, können mehrere Druckgastanks in dem Fahrzeug verbaut sein. Diese Druckgastanks sind jeweils mit einer multifunktionalen Ventileinheit bestückt, deren Hauptfunktion darin besteht, den jeweiligen Druckgastank abzuschließen, wenn das Fahrzeug nicht benutzt wird. Hierzu sind die Ventileinheiten üblicherweise mit einem selbstschließenden Magnetventil ausgestattet. Fließt kein Strom durch eine Magnetspule des Magnetventils, schließt das Magnetventil, bspw. durch eine Federkraft, selbstständig. Dieses Verhalten ist aus Sicherheitsgründen erforderlich, bringt aber den Nachteil mit, dass im Fährbetrieb dauerhaft Strom durch die Magnetspule fließen muss, um das Magnetventil offen zu halten. Hierdurch wird permanent eine geringe elektrische Energiemenge verbraucht.
Es ist ein ständiges Bemühen die tatsächlich notwendige elektrische Leistung eines Bauteils besonders gering zu halten. Ferner unterliegen Ventileinheiten bzw. Magnetventile der Ventileinheiten technischen Toleranzen, sodass ein Strom, welcher durch die Magnetspule fließen muss, um das Magnetventil offen zu halten, variieren kann.
Offenbarung der Erfindung Die vorliegende Erfindung zeigt ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 , eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10, sowie ein Fahrzeug gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11.
Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen (zumindest) eines unteren Stromschwellwerts eines Strombandes einer Magnetspule eines Magnetventils für eine mit einem Druckfluidspeicher fluidkommunizierenden Ventileinheit, insbesondere eines Fahrzeuges, wobei bei einem Fließen eines elektrischen Stromes in Höhe des Strombandes durch die Magnetspule ein durch die Magnetspule bewegbarer Anker des Magnetventils in einer Vollständig-Offenposition haltbar ist, wobei der bewegbare Anker bei einem Überführen zwischen einer Schließposition des Ankers und der Vollständig- Offenposition des Ankers zumindest einen Bewegungszustand und in der Vollständig-Offenposition einen Ruhezustand umfasst. Das Verfahren umfasst als einen Schritt ein aktives Bestromen der Magnetspule des Magnetventils, wobei die aktive Bestromung der Magnetspule des Magnetventils beim Erkennen eines durch die Magnetspule fließenden, elektrischen Stromes in Höhe eines oberen Stromschwellwerts des Strombandes abgeschaltet wird. Ferner umfasst das Verfahren als einen Schritt ein erneutes, aktives Bestromen der Magnetspule des Magnetventils durch die elektrische Energiequelle beim Erkennen, insbesondere beim Erkennen eines Unterschreitens, eines durch die Magnetspule fließenden, elektrischen Stromes in Höhe eines festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts, welcher geringer als der obere Stromschwellwert ist. Ferner ist ein Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Verändern der Höhe des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts oder ein Verändern der Höhe des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts und ein (zusätzliches) Verändern der Höhe des oberen Stromschwellwerts. Außerdem ist ein weiterer Schritt des Verfahrens ein dauerhaftes Messen eines Messsignals, insbesondere ein dauerhaftes Messen eines Messsignals und ein Auswerten des Messsignals, zum Erkennen einer Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils zwischen dem zumindest einem Bewegungszustand und dem Ruhezustand des Ankers. Außerdem umfasst das Verfahren als einen Schritt ein Bestimmen (zumindest) des unteren Stromschwellwerts des Strombandes basierend auf dem festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwert, wenn die Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils aufgrund der Veränderung des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts erkannt wird, insbesondere (zeitlich vorher) erkannt wurde.
Die zuvor und die im Nachfolgenden beschrieben Verfahrensschritte können, sofern technisch sinnvoll, einzeln, zusammen, einfach, mehrfach, zeitlich parallel und/oder nacheinander in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden.
Insbesondere ist auch denkbar, dass das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestimmen (zumindest) eines unteren Stromschwellwerts eines Strombandes einer Magnetspule eines Magnetventils für eine mit einem Druckfluidspeicher fluidkommunizierenden Ventileinheit einer stationären Energieeinheit, bspw. einem Stromaggregat oder einer Brennstoffzellenheizung, verwendet wird.
Die Ventileinheit ist insbesondere mit zumindest einem Druckfluidspeicher, bspw. des Fahrzeuges oder einer stationären Energieeinheit, fluidtechnisch verbindbar bzw. verbunden.
Als Vollständig-Offenposition des Ankers ist insbesondere eine Position des Ankers zu verstehen, in welcher der Durchfluss eines Fluids durch die Ventileinheit, insbesondere durch einen Fluidkanal der Ventileinheit, maximal ist. In der Vollständig-Offenposition ist der Anker des Magnetventils in dem Ruhezustand, d. h. in Ruhe oder im Wesentlichen in Ruhe. Der Anker des Magnetventils kann auch als Magnetanker verstanden werden. Insbesondere ist als Bewegungszustand des Ankers ein Zustand des Ankers zu verstehen, in welchem sich der Anker, insbesondere entlang einer Achse des Ankers, bewegt, bspw. von der Schließposition in die Vollständig-Offenposition. Mit anderen Worten ist der Anker in dem Bewegungszustand nicht in Ruhe. Als Schließposition des Ankers ist insbesondere eine Position des Ankers zu verstehen, in welcher der Durchfluss eines Fluids durch die Ventileinheit, insbesondere durch einen Fluidkanal der Ventileinheit, nicht maximal, bspw. minimal, ist.
Ist eine Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils, welche auf Grund der Veränderung des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts erfolgte, erkannt worden, so wird der untere Stromschwellwert insbesondere derart basierend auf diesem festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwert bestimmt, dass der bewegbare Anker bei dem daraus bestimmten unteren Stromschwellwert in der Vollständig-Offenposition gehalten wird. Mit dem Ausdruck „basierend“ in „der untere Stromschwellwert insbesondere derart basierend auf diesem festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwert bestimmt“ soll insbesondere ausgedrückt werden, dass dieser festlegbare, veränderbare Stromschwellwert bspw. mit einem Faktor multipliziert wird, oder ein Offset addiert wird, oder bspw. der vorherige, festlegbare, veränderbare Stromschwellwert als unterer Stromschwellwert verwendet wird.
Das aktive Bestromen der Magnetspule des Magnetventils, das Abschalten der aktiven Bestromung der Magnetspule bei Erkennen bzw. Erfassen des oberen Stromschwellwerts des Strombandes und beim Erkennen bzw. Erfassen des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts das erneute, aktive Bestromen der Magnetspule ist insbesondere ein sich wiederholender Vorgang des erfindungsgemäßen Verfahrens. Mit anderen Worten kann die Magnetspule des Magnetventils pulsierend, aktiv bestromt werden. Somit kann eine dynamische Veränderung der Induktivität der Magnetspule hervorgerufen werden, wenn sich der Anker in Bewegung setzt. Der durch die Magnetspule fließende elektrische Strom kann beim pulsierenden, aktiven Bestromen eine periodische Verlaufsform, insbesondere einen sägezahnartigen oder im Wesentlichen sägezahnartigen Stromverlauf oder aber einen sinusförmigen Stromverlauf, aufweisen. Das pulsierende, aktive Bestromen der Magnetspule des Magnetventils erfolgt insbesondere zum Bestimmen des unteren Stromschwellwerts mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens (Kalibrierbetrieb). Die Magnetspule des Magnetventils kann insbesondere jedoch auch in einem Normalbetrieb des Magnetventils pulsierend, aktiv bestromt werden für ein (dauerhaftes) Halten des bewegbaren Ankers des Magnetventils in der Vollständig-Offenposition. Vorteilhafterweise kann durch das pulsierende Bestromen der Magnetspule des Magnetventils ein mittlerer für die Magnetspule zulässiger Strom besonders einfach realisiert werden. Die elektrische Energie für das aktive Bestromen kann von einem elektrochemischen Speicher, bspw. einer Batterie des Fahrzeuges, bereitgestellt werden.
Das An- und Abschalten des aktiven Bestromens der Magnetspule des Magnetventils kann mittels einer Ansteuerung eines elektrischen Schalters, bspw. eines Feldeffekttransistors, erfolgen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zumindest der jeweilige für ein in der Vollständig-Offenposition Halten eines jeweiligen Magnetventils einer Mehrzahl an Magnetventilen erforderliche untere Stromschwellwert eines Strombandes zum Offenhalten des jeweiligen Magnetventils besonders einfach und/oder schnell und/oder zuverlässig bestimmt werden. Mit dem jeweiligen bestimmten unteren Stromschwellwert kann ein Stromverbrauch eines jeweiligen Magnetventils der Mehrzahl an Magnetventilen, bspw. von Magnetventilen an Wasserstoffflaschen eines Brennstoffzellenfahrzeuges, besonders vorteilhaft gering sein, vorzugsweise minimiert werden. Jedes Magnetventil wird insbesondere nur mit dem notwendigen, unteren elektrischen Mindeststrom (bzw. untere Mindeststromstärke) des Strombandes bestromt. Vorzugsweise ist der untere Stromschwellwert des Strombandes für eine Magnetspule ein unterer Mindest-Stromschwellwert des Strombandes oder ein im Wesentlichen unterer Mindest-Stromschwellwert des Strombandes, bei welchem der Anker des Magnetventils (gerade noch) in der Vollständig-Offenposition haltbar ist bzw. gehalten wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann neben dem unteren Stromschwellwert auch der obere Stromschwellwert, insbesondere in Abhängigkeit des bestimmten unteren Stromschwellwert, bestimmt werden. Somit kann ein Stromverbrauch eines jeweiligen Magnetventils der Mehrzahl an Magnetventilen, bspw. von Magnetventilen an Wasserstoffflaschen eines Brennstoffzellenfahrzeuges, zum (vollständig) Offenhalten der jeweiligen Anker besonders gering sein, insbesondere wenn die Magnetspulen der Magnetventile in einem Normalbetrieb der Magnetventile pulsierend, aktiv bestromt werden.
Die Zustandsveränderung des Ankers zwischen dem Bewegungszustand und dem Ruhezustand des Ankers kann auch als Zustandsübergang verstanden werden. Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Zustandsveränderung des Ankers eine Veränderung des Ankers von dem Ruhezustand in den Bewegungszustand oder eine Veränderung des Ankers von dem Bewegungszustand in den Ruhezustand ist.
Insbesondere kann der festlegbare, veränderbare Stromschwellwert als temporärer unterer Stromschwellwert des Strombandes verstanden werden, um den unteren Stromschwellwert des Strombandes für einen Normalbetrieb des Magnetventils bestimmen zu können.
Zusätzlich zum Abschalten der aktiven Bestromung der Magnetspule des Magnetventils beim Erkennen des durch die Magnetspule fließenden, elektrischen Stromes in Höhe des oberen Stromschwellwerts des
Strombandes kann gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig ein parallel zur Magnetspule geschalteter Freilaufstromkreis elektrisch leitend („geschlossen“) geschalten werden, sodass sich der durch die Magnetspule des Magnetventils fließende elektrische Strom aufgrund des ohmschen Widerstands der Magnetspule besonders vorteilhaft abbauen kann. Der Freilaufstromkreis weist bspw. einen „Freilauf-Transistor“ zum elektrisch-leitenden Schalten des Freilaufstromkreises auf. Insbesondere ist der Freilaufstromkreis während der aktiven Bestromung der Magnetspule des Magnetventils elektrisch nicht-leitend C, offen“) geschalten. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann einen derartigen Freilaufstromkreis aufweisen.
Das Zeitintervall des aktiven Bestromens der Magnetspule des Magnetventils wird insbesondere auch als Anstiegs-Intervall bezeichnet. Das Zeitintervall vom Abschalten der aktiven Bestromung der Magnetspule, wenn der obere Stromschwellwert erkannt worden ist, bis zum erneuten, aktiven Bestromen der Magnetspule, wenn der festlegbare, veränderbare Stromschwellwert bzw. der untere Stromschwellwert erkannt worden ist, wird insbesondere auch als Abfall- Intervall bezeichnet. Das Abfall-Intervall kann auch als Freilauf-Intervall bezeichnet werden, wenn ein Freilaufstromkreis eingesetzt wird.
Im Laufe der Lebenszeit eines Magnetventils können sich Eigenschaften des Magnetventils verändern, sodass auch der für den Betrieb des Magnetventils bzw. der Magnetspule des Magnetventils verwendete untere Stromschwellwert und/oder der obere Stromschwellwert, d. h. das Stromband, angepasst werden muss, sodass das Magnetventil bzw. eine Ventileinheit mit einem solchen Magnetventil besonders vorteilhaft arbeiten kann und der Energieverbrauch besonders gering ist. Vorteilhafterweise kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung dazu ausgebildet sein, in regelmäßigen Zeitabständen einen besonders vorteilhaften unteren Stromschwellwert und/oder oberen Stromschwellwert zu bestimmen und ggf. anzupassen. Mit anderen Worten kann eine Selbst-Kalibrierung stattfinden.
Vorteilhafterweise macht man sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zunutze, dass bei einer Zustandsveränderung des Ankers zwischen dem Bewegungszustand und Ruhezustand eine Änderung der Induktivität der Magnetspule auftritt, da die Induktivität der Magnetspule unter anderen von dem Abstand des Ankers zur Magnetspule abhängt. Eine Bewegung des Ankers kann somit selbst eine Änderung eines Stromverlaufs des durch die Magnetspule fließenden, elektrischen Stromes gegenüber dem ruhenden Anker bewirken. Insbesondere kann die Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils zwischen dem zumindest einem Bewegungszustand und dem Ruhezustand des Ankers anhand der Änderung in dem Stromverlauf erkannt bzw. detektiert werden. Die Änderung in dem Stromverlauf kann als Indikator für die Bewegung des Ankers genutzt werden.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Höhe des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts zeitweise schrittweise erhöht und/oder zeitweise schrittweise verringert wird zum Verändern der Höhe des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts für das Bestimmen des unteren Stromschwellwerts. Somit kann auf besonders einfache Weise eine Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils zwischen dem zumindest einem Bewegungszustand und dem Ruhezustand des Ankers ausgelöst werden, um somit eine Bewegung des Ankers zu detektieren. Neben dem zumindest zeitweise schrittweise Erhöhen der Höhe des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts kann für das Bestimmen des unteren Stromschwellwerts gleichzeitig auch der obere Stromschwellwert schrittweise erhöht werden. Auch kann neben dem zumindest zeitweise schrittweise Verringern der Höhe des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts gleichzeitig auch der obere Stromschwellwert schrittweise verringert werden für das Bestimmen des unteren Stromschwellwerts. Mit anderen Worten kann insbesondere eine Verschiebung des Strombandes erfolgen für das Bestimmen des unteren Stromschwellwerts. Somit kann das Bestimmen des unteren Stromschwellwerts besonders schnell erfolgen.
Vorteilhafterweise kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren für das Erkennen der Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils zwischen dem zumindest einem Bewegungszustand und dem Ruhezustand des Ankers als Messsignal der durch die Magnetspule fließende, elektrische Strom betrachtet werden. Mit anderen Worten kann der Stromverlauf des durch die Magnetspule fließenden elektrischen Stromes betrachtet werden. Somit kann besonders einfach beim Erkennen einer Änderung in dem Stromverlauf des durch die Magnetspule fließenden, elektrischen Stromes auf eine Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils rückgeschlossen werden. Der durch die Magnetspule fließende, elektrische Strom kann insbesondere als der direkt durch die Magnetspule fließende, elektrische Strom verstanden werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass ein von dem durch die Magnetspule fließenden, elektrischen Strom abhängiger Strom als Messsignal betrachtet wird.
Vorteilhafterweise kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren für das Erkennen der Zustandsveränderung des Ankers eine Zeitkonstante des durch die Magnetspule des Magnetventils fließenden Stromes betrachtet werden. Das Abklingen des durch die Magnetspule fließenden, elektrischen Stromes nach dem Abschalten des durch die Magnetspule fließenden, elektrischen Stromes (beim Erkennen des oberen Stromschwellwerts) folgt einem exponentiellen Verlauf. Die Zeitkonstante für den exponentiellen Verlauf kann vom Verhältnis aus ohmschem Widerstand, insbesondere ohmschem Widerstand der Magnetspule, und der Induktivität der Magnetspule des Magnetventils bestimmt werden. Verringert sich die Induktivität, bspw., weil sich der Anker vom Anschlag der Ventileinheit löst, verringert sich hierdurch auch die Zeitkonstante des exponentiellen Abfalls. Diese Zeitkonstante kann bspw. durch eine geeignete Filterroutine, bspw. mit Hilfe einer Taylor-Reihe, ermittelt werden. Somit kann eine Zustandsveränderung des Ankers zwischen dem Ruhezustand und dem Bewegungszustand zu einer erkennbaren Veränderung der Zeitkonstante führen.
Mit besonderem Vorteil kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren für das Erkennen der Zustandsveränderung des Ankers eine Stromfrequenz des durch die Magnetspule des Magnetventils fließenden Stromes betrachtet werden. Beispielsweise kann hierfür die Zeit ermittelt werden, die zwischen dem aktiven Bestromen der Magnetspule des Magnetventils durch die elektrische Energiequelle beim Erkennen eines durch die Magnetspule fließenden, elektrischen Stromes in Höhe eines festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts und einem erneuten, aktiven Bestromen der beim Erkennen eines durch die Magnetspule fließenden, elektrischen Stromes in Höhe eines festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts vergeht. Mit anderen Worten kann die Periodendauer bestimmt und betrachtet werden, insbesondere die Periodendauer eines sägezahnartigen oder im Wesentlichen sägezahnartigen Stromverlaufes des durch die Magnetspule fließenden elektrischen Stromes. Verringert sich beispielsweise die Zeitkonstante des exponentiellen Verlaufes des durch die Magnetspule fließenden elektrischen Stromes, so führt dies zu einer zeitlichen Verkürzung des Abfall-Intervalls, insbesondere Freilauf-Intervalls. Somit kann vorteilhafterweise eine Zustandsveränderung des Ankers zwischen dem Ruhezustand und dem Bewegungszustand zu einer erkennbaren Veränderung der Stromfrequenz führen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren für das Erkennen der Zustandsveränderung des Ankers ein Frequenzspektrum des durch die Magnetspule des Magnetventils fließenden Stromes betrachtet werden. Bspw. wird der Stromverlauf des durch die Magnetspule fließenden elektrischen Stromes bei ruhendem Anker ein streng exponentielles Verhalten zeigen, wohingegen eine Bewegung des Ankers zu einer Abweichung von dem exponentiellen Verhalten führen wird. Somit kann vorteilhafterweise eine Zustandsveränderung des Ankers zwischen dem Ruhezustand und dem Bewegungszustand zu einer erkennbaren Veränderung des Frequenzspektrums des Stromverlaufes führen.
Vorteilhafterweise kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren der obere Stromschwellwert des Strombandes an den bestimmten, unteren Stromschwellwert des Strombandes des Magnetventils angepasst werden. Somit kann ein Energieverbrauch einer in einem Normalbetrieb des Magnetventils pulsierend, aktiv bestromten Magnetspule besonders gering sein. Bspw. kann der obere Stromschwellwert derart bestimmt werden, dass sich ein gewünschter, mittlerer, für die Magnetspule zulässiger Stromwert ergibt.
Mit besonderem Vorteil kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erkennen der Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils ein auf dem Messignal basierender Wert mit einem Grenzwert verglichen werden. Der Grenzwert kann auch als Schwellwert verstanden werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erkennen der Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils ein Klassifikationsverfahren angewandt werden. Das Klassifikationsverfahren kann insbesondere als Machine Learning verstanden werden. Hierzu können Trainingsdaten gesammelt werden. Insbesondere wird ein statistisches Modell mittels eines Algorithmus aufgebaut, das auf den Trainingsdaten beruht. Somit können Muster und Gesetzmäßigkeiten in den Trainingsdaten erkannt werden und auch unbekannte Daten beurteilt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Bestimmen (zumindest) eines unteren Stromschwellwerts eines Strombandes einer Magnetspule eines Magnetventils für eine mit einem Druckfluidspeicher fluidkommunizierenden Ventileinheit, insbesondere eines Fahrzeuges. Die Vorrichtung weist eine elektrische Energiequelle zum Bereitstellen elektrischer Energie für ein aktives Bestromen der Magnetspule des Magnetventils auf. Ferner umfasst die Vorrichtung einen Sensor zum Erfassen eines durch eine Magnetspule eines Magnetventils fließenden elektrischen Stromes. Außerdem umfasst die Vorrichtung eine Steuereinheit zum Abschalten des durch die Magnetspule des Magnetventils fließenden elektrischen Stromes, wenn ein oberer Stromschwellwert eines Strombandes des Magnetventils überschritten wird, sowie zum aktiven Bestromen der Magnetspule des Magnetventils, wenn ein festlegbarer, veränderbarer Stromschwellwert unterschritten wird. Weiter umfasst die Vorrichtung eine Stromveränderungseinheit zum Verändern der Höhe des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts, sowie eine Messeinheit zum Messen eines Messsignals zum Erkennen einer Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils zwischen zumindest einem Bewegungszustand und einem Ruhezustand des Ankers. Ferner weist die Vorrichtung eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen (zumindest) des unteren Stromschwellwerts des Strombandes basierend auf dem festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwert auf, wenn die Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils aufgrund der Veränderung des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts erkannt wird. Außerdem ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bestimmen zumindest des unteren Stromschwellwerts des Strombandes für die Magnetspule des Magnetventils der Ventileinheit des Druckfluidspeichers, insbesondere des Fahrzeuges, durchzuführen.
Die Ventileinheit weist insbesondere ein Gehäuse zur Aufnahme des Magnetventils auf. Ferner weist die Ventileinheit insbesondere einen Fluideingang und einen Fluidausgang auf, wobei der Fluideingang mittels des Magnetventils über einen Fluidkanal mit dem Fluidausgang fluidtechnisch verbindbar ist. Insbesondere ist ferner das Magnetventil selbstschließend, d. h. wenn kein Strom durch eine Magnetspule des Magnetventils fließt, schließt das Magnetventil, bspw. durch eine Federkraft, selbstständig.
Die elektrische Energiequelle ist insbesondere eine Batterie, bspw. eine Fahrzeugbatterie.
Der Sensor zum Erfassen des durch die Magnetspule des Magnetventils fließenden elektrischen Stromes kann bspw. ein Stromsensor sein.
Die Steuereinheit ist insbesondere dazu ausgebildet, das aktive Bestromen des durch die Magnetspule des Magnetventils fließenden elektrischen Stromes an- und/oder abzuschalten. Ferner kann die Steuereinheit zusätzlich dazu ausgebildet sein, einen Freilaufstromkreis elektrisch leitend und/oder elektrisch nicht-leitend zu schalten.
Ferner kann die Vorrichtung einen Speicher, insbesondere nicht-flüchtigen Speicher, zum Abspeichern von unteren Stromschwellwerten und/oder zum Abspeichern von oberen Stromschwellwerten und/oder zum Abspeichern von (dem) festlegbaren, veränderbaren Stromschwei Iwert(en) aufweisen.
Insbesondere wird die erfindungsgemäße Vorrichtung dazu verwendet, den unteren Stromschwellwert und/oder den oberen Stromschwellwert des Strombandes der Magnetspule des Magnetventils für zumindest eine mit einem Druckfluidspeicher, bspw. einem Hochdruck-Wasserstofftank, fluidkommunizierenden Ventileinheit zu bestimmen.
Die Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung weist damit dieselben Vorteile auf, wie sie bereits zu dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Gemäß einem dritten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug zumindest einen Druckfluidspeicher mit einer Ventileinheit mit einem Magnetventil zum Kontrollieren eines Durchflusses eines in dem Druckfluidspeicher speicherbaren Druckfluids, insbesondere eine Mehrzahl an Druckfluidspeichern mit jeweils einer Ventileinheit mit einem Magnetventil zum Kontrollieren eines Durchflusses eines in einem jeweiligen Druckfluidspeicher der Mehrzahl an Druckfluidspeicher speicherbaren Druckfluids aufweist. Ferner umfasst das Fahrzeug eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung, wobei die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet ist, für den zumindest einen Druckfluidspeicher zumindest den unteren Stromschwellwert für das Magnetventil der Ventileinheit zu bestimmen. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Vorrichtung bei mehreren Druckfluidspeichern dazu ausgebildet, für zumindest zwei Druckfluidspeicher der Mehrzahl an Druckfluidspeichern jeweils (zumindest) den unteren Stromschwellwert für das Magnetventil der jeweiligen Ventileinheit zu bestimmen. Das Fahrzeug kann auch als eine stationäre Energieeinheit verstanden werden.
Das speicherbare Druckfluid kann bspw. gasförmiger Wasserstoff sein. Insbesondere ist das Druckfluid unter Hochdruck in dem Druckfluidspeicher gespeichert. Ferner ist die Ventileinheit insbesondere direkt an dem Druckfluidspeicher, bspw. einem Flaschenhals des Druckfluidspeichers, angeordnet. Die Ventileinheit kann auch als System-Isolation Ventileinheit oder als eine Ventileinheit für ein Brennstoffzellensystem verwendet werden.
Das Fahrzeug gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung weist damit dieselben Vorteile auf, wie sie bereits zu dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bzw. der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.
Es zeigen schematisch:
Fig. 1 ein Ablaufdiagramm,
Fig. 2 eine Vorrichtung,
Fig. 3 ein sägezahnartiges Stromprofil,
Fig. 4 einen Verlauf eines Stromes durch eine Magnetspule vor, während und nach dem Bestimmen des unteren Stromschwellwerts, und Fig. 5 ein Fahrzeug.
In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen identische Bezugszeichen verwendet.
Figur 1 offenbart schematisch ein Ablaufdiagram eines Verfahrens zum Bestimmen eines unteren Stromschwellwerts US oder eines unteren Stromschwellwerts US und eines oberen Stromschwellwerts OS eines Strombandes B (siehe bspw. Figur 3) einer Magnetspule 2 eines Magnetventils für eine mit einem Druckfluidspeicher 21 Oa, 21 Ob fluidkommunizierenden Ventileinheit 100, bspw. eines Fahrzeuges 200 (siehe bspw. Figur 4), wobei bei einem Fließen eines elektrischen Stromes in Höhe des Strombandes B durch die Magnetspule 2 ein durch die Magnetspule 2 bewegbarer Anker des Magnetventils in einer Vollständig-Offenposition haltbar ist bzw. gehalten wird, wobei der bewegbare Anker bei einem Überführen zwischen einer Schließposition des Ankers und der Vollständig-Offenposition des Ankers zumindest einen Bewegungszustand und in der Vollständig-Offenposition einen Ruhezustand umfasst. Das Verfahren zum Bestimmen des unteren Stromschwellwerts US oder des unteren Stromschwellwerts US und des oberen Stromschwellwerts OS des Strombandes B umfasst ferner als Schritte, insbesondere als sich wiederholende Schritte, ein aktives Bestromen der Magnetspule 2 des Magnetventils, wobei die aktive Bestromung der Magnetspule 2 des Magnetventils beim Erkennen eines durch die Magnetspule 2 fließenden, elektrischen Stromes in Höhe eines oberen Stromschwellwerts OS des Strombandes B abgeschaltet wird, und ein erneutes, aktives Bestromen der Magnetspule 2 des Magnetventils durch die elektrische Energiequelle beim Erkennen eines durch die Magnetspule 2 fließenden, elektrischen Stromes in Höhe eines festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts, welcher geringer als der obere Stromschwellwert OS ist. Ferner wird für das Bestimmen des unteren Stromschwei Iwertes US bzw. für das Bestimmen des unteren Stromschwellwerts US und des oberen Stromschwellwerts OS ein Messsignals, bspw. der durch die Magnetspule 2 fließende, elektrische Strom, zum Erkennen einer Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils zwischen dem zumindest einem Bewegungszustand und dem Ruhezustand des Ankers für die Zeit der Bestimmung des unteren Stromschwellwerts US bzw. für die Zeit der Bestimmung des unteren Stromschwellwerts US und des oberen Stromschwellwerts OS dauerhaft gemessen 20. Dabei wird in diesem Beispiel davon ausgegangen, dass der bewegbare Anker des Magnetventils anfangs (beim Start), d. h. für das sich aus dem oberen Stromschwellwert OS und dem aktuellen, festlegbaren, veränderbaren (Start-) Stromschwellwert ergebende Stromband B, in einer Vollständig-Offenposition gehalten wird. Wie in dem Ablaufdiagramm dargestellt ist, wird für das Bestimmen des unteren Stromschwellwerts US bzw. für das Bestimmen des unteren Stromschwellwerts US und des oberen Stromschwellwerts OS die Höhe des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts nun derart häufig, insbesondere wiederholend, um einen (Strom-) Schritt verringert 10 bzw. abgesenkt, bis die Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils, hier in diesem Beispiel eine Zustandsveränderung des Ankers von dem Ruhezustand in den Bewegungszustand, aufgrund der Veränderung des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts (positiv) erkannt wird 30. Es ist jedoch auch denkbar, dass auch der obere Stromschwellwert sukzessive mitverändert, insbesondere mitverringert oder miterhöht wird. Wenn die Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils aufgrund der Veränderung des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts erkannt worden ist, dann wird der untere Stromschwellwert US des Strombandes B basierend auf dem festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwert bestimmt 40, wobei zusätzlich auch noch der obere Stromschwellwert OS bestimmt bzw. angepasst werden kann. Insbesondere wird der obere Stromschwellwert OS an den bestimmten, unteren Stromschwellwert US des Strombandes B des Magnetventils angepasst. Bspw. kann als unterer Stromschwellwert US des Strombandes B der vorherige, festlegbare, veränderbare Stromschwellwert bestimmt werden 40. Außerdem werden beim erfindungsgemäßen Verfahren in einem Schritt der bestimmte, untere Stromschwellwert US und/oder der bestimmte obere Stromschwellwert OS in einem Speicher abgespeichert 50. Vorteilhafterweise kann für das Erkennen der Zustandsveränderung des Ankers bspw. eine Zeitkonstante und/oder ein Frequenzspektrum und/oder eine Stromfrequenz des durch die Magnetspule des Magnetventils fließenden Stromes betrachtet werden. Zusätzlich kann ferner in einem optionalen Schritt beim Erkennen 60 eines Erreichens eines festlegbaren Minimalschwellwerts, bspw. 0 Ampere, für den festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwert das Bestimmen des unteren Stromschwellwerts US bzw. das Bestimmen des unteren Stromschwellwerts US und des oberen Stromschwellwerts OS abgebrochen werden 70 und ein Fehlerspeichereintrag vorgenommen werden 80.
Figur 2 offenbart eine Vorrichtung 220 zum Bestimmen zumindest eines unteren Stromschwellwerts US bzw. eines unteren Stromschwellwerts US und eines oberen Stromschwellwerts OS eines Strombandes B einer Magnetspule 2 eines Magnetventils für eine mit einem Druckfluidspeicher 210a, 210b fluidkommunizierenden Ventileinheit 100, bspw. eines Fahrzeuges 200 (siehe bspw. Figur 4). Die Vorrichtung 220 weist eine elektrische Energiequelle 222, bspw. 12 Volt - Bordspannung des Fahrzeuges, zum Bereitstellen elektrischer Energie für ein aktives Bestromen der Magnetspule 2 des Magnetventils auf. Die Magnetspule 2 ist in Figur 2 durch einen ohmschen Widerstand sowie eine (elektrische) Spule dargestellt. Ferner umfasst die Vorrichtung 220 ein Amperemeter als Sensor 224 zum Erfassen eines durch eine Magnetspule 2 eines Magnetventils fließenden elektrischen Stromes. Ferner umfasst die Vorrichtung 220 eine Steuereinheit 226 zum Abschalten des durch die Magnetspule 2 des Magnetventils fließenden elektrischen Stromes, wenn ein oberer Stromschwellwert OS eines Strombandes B des Magnetventils überschritten wird, sowie zum aktiven Bestromen der Magnetspule (2) des Magnetventils, wenn ein festlegbarer, veränderbarer Stromschwellwert unterschritten wird. Bspw. steuert die Steuereinheit 226 zum Abschalten bzw. Anschalten (aktiven Bestromen) des durch die Magnetspule 2 des Magnetventils fließenden elektrischen Stromes einen Feldeffekttransistor 241 an. Zusätzlich kann für die Zeit, während der durch die Magnetspule 2 des Magnetventils fließende elektrische Strom abgeschaltet ist, ein parallel zur Magnetspule 2 geschalteter „Freilauf-Transistor“ 242, bspw. durch die Steuereinheit 226, leitend geschalten werden, sodass sich der durch die Magnetspule 2 des Magnetventils fließende elektrische Strom aufgrund des ohmschen Widerstands besonders vorteilhaft abbaut. Weiter umfasst die Vorrichtung 220 eine Stromveränderungseinheit 228 zum Verändern zumindest der Höhe des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts sowie eine Messeinheit 230 zum Messen und Auswerten eines durch den Sensor 224 gewonnenen Messsignals zum Erkennen einer Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils zwischen zumindest einem Bewegungszustand und einem Ruhezustand des Ankers. Zum Erkennen der Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils kann bspw. ein auf dem Messignal basierender Wert mit einem Grenzwert verglichen werden. Zum Erkennen der Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils ist alternativ oder zusätzlich zum Vergleich mit einem Grenzwert die Anwendung eines Klassifikationsverfahren (Machine Learning; bspw. neuronales Netz) möglich. Außerdem umfasst die Vorrichtung 220 eine Bestimmungseinheit 232 zum Bestimmen zumindest des unteren Stromschwellwerts US des Strombandes B basierend auf dem festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwert, wobei die Vorrichtung 220 dazu ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bestimmen zumindest des unteren Stromschwellwerts US des Strombandes B für die Magnetspule 2 des Magnetventils durchzuführen. Insbesondere können ferner der Sensor 224 und/oder die Stromveränderungseinheit 228 und/oder die Messeinheit 230 und/oder die Bestimmungseinheit 232 Teil der Steuereinheit 226 sein. Ferner kann die Vorrichtung 220 einen Speicher, insbesondere nicht-flüchtigen Speicher, zum Abspeichern von unteren Stromschwellwerten US und/oder zum Abspeichern von oberen Stromschwellwerten OS und/oder zum Abspeichern von (dem) festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwert(en) aufweisen.
Figur 3 offenbart ein sägezahnartiges Stromprofil eines durch eine Magnetspule 2 eines Magnetventils fließenden, elektrischen Stromes im über die Zeit t. Bei einem Fließen des elektrischen Stromes im in Höhe eines durch einen oberen Stromschwellwert OS und einen unteren Schwellwert US definierten Strombandes B durch die Magnetspule 2 kann ein durch die Magnetspule 2 bewegbarer Anker des Magnetventils durch das pulsierende Bestromen der Magnetspule des Magnetventils in der Vollständig-Offenposition gehalten werden, wobei gleichzeitig auf einfache Weise ein mittlerer für die Magnetspule zulässiger Strom realisiert werden kann, ohne die Magnetspule zu beschädigen.
Figur 4 offenbart einen zeitlichen Verlauf eines durch eine Magnetspule 2 fließenden (sägezahnartigen) elektrischen Stromes im vor (siehe Abschnitt (1)), während (siehe Abschnitt (2)) und nach (siehe Abschnitt (3)) dem Bestimmen eines (angepassten) unteren Stromschwellwerts US mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 220. Die Stromstärke im, min bezeichnet hierbei einen unteren Mindest- Stromschwellwert des Strombandes B der Magnetspule 2 des Magnetventils bei welchem der Anker des Magnetventils (gerade noch) in der Vollständig- Offenposition haltbar ist bzw. gehalten wird. Im Laufe der Lebenszeit, insbesondere zu Beginn einer Lebenszeit, eines Magnetventils können sich Eigenschaften des Magnetventils verändern, sodass auch der für den Betrieb des Magnetventils bzw. der Magnetspule 2 verwendete untere Stromschwellwert US und/oder der obere Stromschwellwert OS, d. h. das Stromband B, angepasst werden müssen, sodass das Magnetventil bzw. eine Ventileinheit 100 mit einem solchen Magnetventil besonders vorteilhaft arbeiten kann und der Energieverbrauch besonders gering ist. In Abschnitt (1) des in Figur 4 dargelegten Stromverlaufes ist der untere Stromschwellwert US des Strombandes B der Magnetspule 2 des Magnetventils höher als der untere Mindest-Stromschwellwert im, min der Magnetspule 2 des Magnetventils, sodass unnötigerweise elektrische Energie für das Halten des Ankers des Magnetventils in einer Vollständig-Offenposition verbraucht wird. In Abschnitt (2) wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung 220 die Höhe des festlegbaren, veränderbaren (unteren) Stromschwellwerts schrittweise verringert zum Verändern der Höhe des festlegbaren, veränderbaren (unteren) Stromschwellwerts für das Bestimmen eines (neuen, angepassten) unteren Stromschwellwerts US (siehe Abschnitt (3) des Stromverlaufes). Neben dem schrittweisen Verringern der Höhe des festlegbaren, veränderbaren (unteren) Stromschwellwerts wird gleichzeitig auch der obere Stromschwellwert OS schrittweise verringert, insbesondere jeweils um den gleichen Wert wie der festlegbare, veränderbare (untere) Stromschwellwert US. In Abschnitt (2) des in Figur 4 dargelegten Stromverlaufes löst sich der Anker des Magnetventils aus einem Ruhezustand in der Vollständig-Offenposition, wenn der festlegbare, veränderbare (untere) Stromschwellwert geringer als der untere Mindest- Stromschwellwert im, min der Magnetspule 2 des Magnetventils ist (siehe Umkreisung). Erfindungsgemäß wird das Lösen des Ankers als Zustandsveränderung des Ankers erkannt und basierend auf dem festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwert, bei welchem die Zustandsveränderung des Ankers erkannt wird, wird ein neuer unterer Stromschwellwert US des Strombandes B und ein neuer oberer Stromschwellwert OS bestimmt, insbesondere derart bestimmt, dass beim Bestromen der Magnetspule 2 des Magnetventils mit einer Stromstärke in Höhe des Strombandes B der Anker des Magnetventils in der Vollständig-Offenposition gehalten wird (siehe Abschnitt (3) des in Figur 4 dargestellten Stromverlaufes). In diesem Beispiel ist der bestimmte, angepasste untere Stromschwellwert US in Abschnitt (3) größer als der festlegbare, veränderbare (untere) Stromschwellwert, bei welchem die Zustandsveränderung des Ankers erkannt worden ist.
Figur 5 offenbart schematisch ein Fahrzeug 200, wobei das Fahrzeug 200 zwei Druckfluidspeicher 210a, 21 Ob mit jeweils einer Ventileinheit 100 mit einem Magnetventil zum Kontrollieren eines Durchflusses eines in dem jeweiligen Druckfluidspeicher 210a, 210b speicherbaren Druckfluids umfasst. Ferner weist das Fahrzeug 200 eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung 220 auf, wobei die Vorrichtung 220 ferner dazu ausgebildet ist, für die zwei Druckfluidspeicher 210a, 21 Ob jeweils zumindest den unteren Stromschwellwert US für das Magnetventil der jeweiligen Ventileinheit 100 zu bestimmen. Insbesondere kann somit mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens der jeweilige für das (vollständig) Offenhalten des jeweiligen Magnetventils erforderliche untere Stromschwellwert, insbesondere der untere Mindest- Stromschwellwert, bestimmt werden. Das Fahrzeug 200 kann auch als eine stationäre Energieeinheit, bspw. ein Stromaggregat oder eine Brennstoffzellenheizung, verstanden werden.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Bestimmen zumindest eines unteren
Stromschwellwerts (US) eines Strombandes (B) einer Magnetspule (2) eines Magnetventils für eine mit einem Druckfluidspeicher (210a, 210b) fluidkommunizierenden Ventileinheit (100), insbesondere eines Fahrzeuges (200), wobei bei einem Fließen eines elektrischen Stromes in Höhe des Strombandes (B) durch die Magnetspule (2) ein durch die Magnetspule (2) bewegbarer Anker des Magnetventils in einer Vollständig-Offenposition haltbar ist, wobei der bewegbare Anker bei einem Überführen zwischen einer Schließposition des Ankers und der Vollständig-Offenposition des Ankers zumindest einen Bewegungszustand und in der Vollständig-Offenposition einen Ruhezustand umfasst, wobei das Verfahren aufweist:
- aktives Bestromen der Magnetspule (2) des Magnetventils, wobei die aktive Bestromung der Magnetspule (2) des Magnetventils beim Erkennen eines durch die Magnetspule (2) fließenden, elektrischen Stromes in Höhe eines oberen
Stromschwellwerts (OS) des Strombandes (B) abgeschaltet wird, und erneutes, aktives Bestromen der Magnetspule (2) des Magnetventils durch die elektrische Energiequelle beim Erkennen eines durch die Magnetspule (2) fließenden, elektrischen Stromes in Höhe eines festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts, welcher geringer als der obere Stromschwellwert (OS) ist,
- Verändern (10) der Höhe des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts,
- dauerhaftes Messen (20) eines Messsignals zum Erkennen einer Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils zwischen dem zumindest einem Bewegungszustand und dem Ruhezustand des Ankers, - Bestimmen (40) zumindest des unteren Stromschwellwerts (US) des Strombandes (B) basierend auf dem festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwert, wenn die Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils aufgrund der Veränderung des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts erkannt wird (30). Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts zeitweise schrittweise erhöht und/oder zeitweise schrittweise verringert wird zum Verändern (10) der Höhe des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts für das Bestimmen (40) des unteren Stromschwellwerts. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Erkennen (30) der Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils zwischen dem zumindest einem Bewegungszustand und dem Ruhezustand des Ankers als Messsignal der durch die Magnetspule (2) fließende, elektrische Strom betrachtet wird. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Erkennen (30) der Zustandsveränderung des Ankers eine Zeitkonstante des durch die Magnetspule (2) des Magnetventils fließenden Stromes betrachtet wird. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Erkennen (30) der Zustandsveränderung des Ankers eine Stromfrequenz des durch die Magnetspule (2) des Magnetventils fließenden Stromes betrachtet wird. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Erkennen (30) der Zustandsveränderung des Ankers ein Frequenzspektrum des durch die Magnetspule (2) des Magnetventils fließenden Stromes betrachtet wird. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Stromschwellwert des Strombandes (B) an den bestimmten, unteren Stromschwellwert des Strombandes (B) des Magnetventils angepasst wird. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen (30) der Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils ein auf dem Messignal basierender Wert mit einem Grenzwert verglichen wird. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen (30) der Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils ein Klassifikationsverfahren angewandt wird. Vorrichtung (220) zum Bestimmen zumindest eines unteren
Stromschwellwerts (US) eines Strombandes (B) einer Magnetspule (2) eines Magnetventils für eine mit einem Druckfluidspeicher (210a, 210b) fluidkommunizierenden Ventileinheit (100), insbesondere eines Fahrzeuges (200), wobei die Vorrichtung (220) aufweist:
- eine elektrische Energiequelle (222) zum Bereitstellen elektrischer Energie für ein aktives Bestromen der Magnetspule (2) des Magnetventils,
- einen Sensor (224) zum Erfassen eines durch eine Magnetspule (2) eines Magnetventils fließenden elektrischen Stromes,
- eine Steuereinheit (226) zum Abschalten des durch die Magnetspule (2) des Magnetventils fließenden elektrischen Stromes, wenn ein oberer Stromschwellwert (OS) eines Strombandes (B) des Magnetventils überschritten wird, sowie zum aktiven Bestromen der Magnetspule (2) des Magnetventils, wenn ein festlegbarer, veränderbarer Stromschwellwert unterschritten wird,
- eine Stromveränderungseinheit (228) zum Verändern der Höhe des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts,
- eine Messeinheit (230) zum Messen eines Messsignals zum Erkennen einer Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils zwischen zumindest einem Bewegungszustand und einem Ruhezustand des Ankers,
- eine Bestimmungseinheit (232) zum Bestimmen zumindest des unteren Stromschwellwerts (US) des Strombandes (B) basierend auf dem festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwert, wenn die Zustandsveränderung des Ankers des Magnetventils aufgrund der Veränderung des festlegbaren, veränderbaren Stromschwellwerts erkannt wird, wobei die Vorrichtung (220) dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche durchzuführen. Fahrzeug (200), wobei das Fahrzeug (200) aufweist:
- zumindest einen Druckfluidspeicher (210a, 210b) mit jeweils einer Ventileinheit (100) mit einem Magnetventil zum Kontrollieren eines Durchflusses eines in dem Druckfluidspeicher (210a, 210b) speicherbaren Druckfluids,
- eine nach Anspruch 10 ausgebildete Vorrichtung (220), wobei die Vorrichtung (220) ferner dazu ausgebildet ist, für den zumindest einen Druckfluidspeicher (210a, 210b) zumindest den unteren Stromschwellwert (US) für das Magnetventil der Ventileinheit (100) zu bestimmen.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19533452B4 (de) * 1995-09-09 2005-02-17 Fev Motorentechnik Gmbh Verfahren zur Anpassung einer Steuerung für einen elektromagnetischen Aktuator
US7746620B2 (en) * 2008-02-22 2010-06-29 Baxter International Inc. Medical fluid machine having solenoid control system with temperature compensation
DE102018209216A1 (de) * 2018-06-11 2019-12-12 Zf Friedrichshafen Ag Positionsbestimmung für einen von einem Zweipunktregler bestromten Aktuator
EP3628902B1 (de) * 2018-09-28 2022-06-22 Tecan Trading Ag Verfahren zur steuerung eines magnetventils und verfahren zum dispensieren oder aspierieren eines flussigkeitsvolumens sowie entsprechende dispensier-/pipettier-vorrichtung
DE102019217405A1 (de) * 2019-11-12 2021-05-12 Zf Friedrichshafen Ag Verbesserte Steuerung eines elektromagnetischen Aktuators mittels einer Hystereselöschung und eines Zweipunktreglers

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