本發明涉及一種用于探測燃料電池系統中和尤其燃料電池系統的罐系統中的故障的方法和系統。本發明還涉及一種用于執行這種方法的計算機程序產品以及在其上存儲有這種計算機程序產品的計算機可讀的存儲介質。

背景技術：

1、燃料電池系統通常具有復雜的罐系統。例如，在de?10?2017?212?485?a1中描述了一種用于在用于車輛的罐系統中存儲燃料的系統，其中，罐系統包括管狀的罐容器和具有集成的調節和安全技術的高壓燃料分配器。罐容器由金屬制成并且與具有集成的調節和安全技術的高壓燃料分配器模塊化地以靈活的幾何形狀連接成模塊。

2、在行駛運行中，罐容器應盡可能好地保護免受機械和/或熱負載如抖動、制動或加速。這也適用于在發生事故時對罐容器的保護。此外，持續監控罐系統是值得追求的，以便盡早識別罐系統中的可能故障。在使用多個罐容器時，這始終是一個挑戰。

技術實現思路

1、在本發明的范疇內提出一種用于探測燃料電池系統的罐系統中的故障的方法和系統。尤其提出根據權利要求1所述的方法、根據權利要求6所述的罐系統、根據權利要求8所述的計算機程序產品以及根據權利要求9所述的計算機可讀的存儲介質。本發明的其他實施方式由從屬權利要求、說明書和附圖得出。在此，與方法相關描述的特征也適用于根據本發明的罐系統、根據本發明的計算機程序產品、根據本發明的存儲介質，并反之亦然，使得關于本發明各個方面的公開始終是相互引用的或能夠相互引用。

2、根據本發明的第一方面提出一種用于探測用于燃料電池系統的罐系統中的閥組件的故障的方法。罐系統包括多個燃料罐、用于從燃料罐中引導燃料的燃料管路組件以及閥組件，所述閥組件對于每個燃料罐分別具有排出閥，用于將燃料從燃料罐受控地引導通過燃料管路組件。該方法具有以下步驟：

3、-求取從燃料電池系統的運行開始起的累計和/或整體的實際燃料需求；

4、-根據燃料罐的料位狀態的模擬變化(virtuelle)計算從運行開始起的參考燃料需求；

5、-執行實際燃料需求和計算出的參考燃料需求之間的比較；

6、-基于該比較檢測閥組件的故障。

7、在本發明的范疇內已經發現，根據對實際燃料需求和計算出的參考燃料需求進行比較可以推導出關于閥組件的可能故障的有說服力的結論。基于根據本發明的比較或根據本發明的比較尤其可以如下探測到故障，即識別出排出閥不能切換和/或不能打開，尤其在燃料電池系統運行期間和/或在從燃料罐中取出質量和/或燃料期間。因此，故障可以理解為排出閥不能切換和/或不能打開。如果識別出不能切換和/或不能打開，則可以采取相應的對策，以便應對由此可能產生的問題。尤其可以防止燃料電池系統或罐系統在排出閥之一意外關閉時的運行，由此將或可能無法如所希望地排空所屬的燃料罐。

8、在該方法的范疇內還可以基于探測到和/或顯示的故障啟動預定的措施。即如果探測到所述故障和/或至少一個故障，則可以啟動至少一個預定的措施。措施可以理解為發出光學和/或聲學的警告信號。該警告信號可以對于罐系統和/或燃料電池系統的使用者(例如呈具有燃料電池系統的車輛的駕駛員形式)以能夠聲學和/或光學感知的方式被發出。

9、故障可以被探測到并且隨后顯示。故障的顯示可以理解為之前所描述地發出警告信號。此外，故障的顯示還可以理解為產生存儲在存儲器中的警告信號，例如在對罐系統進行檢查時，專業人員可以從該存儲器中讀取警告信號。根據讀取的警告信號可以推導出可能已經發生的或仍然存在的故障。隨后可以采取措施，以便至少未來避免該故障。

10、在根據本發明的方法中，排出閥可以全部同時地或基本上同時地被電操控。尤其，在啟動燃料電池系統或者說燃料電池系統的運行時，排出閥可以并行地被操控。電操控可以如下理解為，只要可能，就將排出閥操控到用于將燃料從對應的燃料罐引導到燃料管路組件中的釋放狀態中。

11、累計的實際燃料需求優選在電操控排放閥之后，即在啟動燃料電池系統之后以及在燃料電池系統運行或正常運行期間求取。累計的實際燃料需求的求取可以借助合適的測量傳感器和與測量傳感器信號連接的計算單元執行。累計的實際燃料需求可以理解為從啟動燃料電池系統開始的累計的燃料消耗和/或累計的燃料質量需求。

12、排出閥可以理解為分別直接或基本上直接安裝在燃料罐上的罐閥。燃料罐優選可以理解為氫氣罐。基于比較探測和可能地顯示閥組件的故障，可以理解為能夠根據比較或根據相應的比較結果探測和顯示至少一個故障。即比較結果可以為了探測和顯示故障而相應地被分析評估和/或在適當的計算時被考慮。該方法尤其可以被執行用于探測車輛的燃料電池系統中的閥組件的故障，尤其在車輛中的燃料電池系統運行期間。

13、根據本發明的方法步驟不必以所給定的順序執行。單個方法步驟也可以以不同的順序和/或同時執行。因此，例如可以是，首先計算參考燃料需求，隨后求取累計的實際燃料需求。

14、如果在比較的范疇內例如確定，計算出的參考燃料需求大于求出的實際燃料需求，則可以推導出具有故障，尤其至少一個排放閥不能切換和/或不能打開。在比較的范疇內可以計算出確求出的實際燃料需求與計算出的參考燃料需求之間的差。該差可以與預定的閾值和/或參考差值進行比較。如果該差(可能加上預定的公差)大于預定的閾值或參考差，則可以推導出存在如之前所描述的故障。計算出的參考燃料需求可以理解為理論的燃料需求和/或理論的燃料消耗。

15、該方法不但可以被執行以探測用于燃料電池系統的罐系統中的閥組件的故障，而且原則上也用于化學和/或電化學能量轉換器的替代的罐系統。

16、根據本發明的另一實施方式可以是，參考燃料需求從運行開始起根據燃料罐的料位狀態的模擬變化進行計算。即首先求取燃料罐的模擬(virtuell)和/或理論的料位狀態，以便根據該值計算參考燃料需求或相應的理論燃料消耗，以便將其用于根據本發明的比較。以這種方式可以特別簡單地執行所述方法。

17、在本發明的方法中，參考燃料需求可以根據燃料管路組件中的求出的溫度和/或燃料管路組件中的求出的氣體壓力進行計算。以這種方式可以快速、簡單且可靠地計算出參考燃料需求。對于計算可以借助標準配置的傳感器獲得測量值。因此，參考燃料需求無需或僅需少量附加的技術措施即可獲得。為了求取溫度和/或氣體壓力，可以使用具有至少一個用于求取燃料管路組件中的管路壓力的壓力傳感器和/或至少一個用于求取燃料管路組件中的溫度的溫度傳感器的測量傳感器裝置。在燃料管路組件中使用單個壓力傳感器的情況下可以取消在燃料罐中使用多個壓力傳感器。根據求出或測量的燃料管路組件中的氣體壓力，可以說能夠求取在不同燃料罐上的不同管路區段中的模擬管路壓力，由此可以推導出上面所描述的燃料罐的模擬料位狀態。參考燃料需求尤其可以根據在至少一個燃料罐中求出的至少一個溫度值進行計算。

18、根據本發明的另一實施變型可以是，在所述方法中，當基于比較確定實際的燃料需求比計算出的參考燃料需求小預定的參考值，則探測測到閥組件的故障。根據預定的參考值可以將對于不同燃料電池系統的比較以簡單和/或靈活的方式適配并相應地進行。

19、此外，在根據本發明的方法中可以是，如果探測到故障，則重復執行本發明的主要方法步驟并且在此借助比在探測到故障之前更高的電流來電操控排出閥。即如果識別出故障，則可以說是執行對于借助提高的吸合電流重復嘗試打開排出閥的替代反應。根據打開是否成功，又可以推斷出故障的類型和/或嚴重程度。即因此還可以更精確地探測和顯示故障的類型和/或嚴重程度。對于重復嘗試打開而言，排出閥尤其可以以最大允許的吸合電流被操控或相應地通電。

20、本發明的另一方面涉及一種用于燃料電池系統的罐系統，該罐系統具有多個燃料罐、用于從燃料罐引導燃料的燃料管路組件以及閥組件，該閥組件對于每個燃料罐分別具有排出閥，用于將燃料從燃料罐受控地引導通過燃料管路組件。罐系統還具有求取單元，用于求取從啟動燃料電池系統的運行開始起的累計的實際燃料需求；并且罐系統還具有計算單元，用于根據燃料罐的料位狀態的模擬變化計算從運行開始起的參考燃料需求，以對實際燃料需求和計算出的參考燃料需求之間進行比較以及基于該比較探測閥組件的故障。因此，根據本發明的罐系統帶來與關于根據本發明的方法詳細描述的相同優點。罐系統可以配置和構型為燃料電池系統的一部分。燃料電池系統可以配置和構型為車輛的一部分。

21、根據本發明還提出一種配置和構型為用于執行上面所描述的方法的罐系統。即罐系統可以具有用于執行該方法的合適的傳感器、合適的計算單元和/或合適的促動器。

22、本發明的另一方面涉及一種計算機程序產品，該計算機程序產品包括指令，該指令引起在如上面所描述的罐系統中執行根據本發明的方法步驟。本發明還涉及一種計算機可讀的、尤其非易失性的存儲介質，在其上存儲有這樣的計算機程序產品。因此，根據本發明的計算機程序產品和存儲介質也帶來上面所描述的優點。

23、計算機程序產品可以作為計算機可讀的指令代碼以任何合適的編程語言和/或機器語言(如java、c++、c#和/或python)執行。計算機程序產品可以存儲在計算機可讀的存儲介質如數據磁盤、可更換存儲設備、易失性或非易失性存儲器或內置存儲器/處理器上。指令代碼可以對計算機或其他可編程設備如燃料電池系統的控制器和/或具有燃料電池系統的車輛的控制器進行編程，使得實施所需的功能。此外，計算機程序產品可以在網絡，例如互聯中被提供并且在需要時可以由用戶下載。計算機程序產品不但可以借助軟件，而且可以借助一個或多個專門的電子電路、即以硬件或以任意混合、即借助軟件組件和硬件組件的形式實現。