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 i _m über die Zeit t. Bei einem Fließen des elektrischen Stromes i _m 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 i _m 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 i _m , _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 i _m , _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 i _m , 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.