背景技术:
1、为了存储用于车辆的运行的氢,可以在车辆中安装多个压缩气罐。这些压缩气罐分别配备有多功能的阀单元,所述多功能的阀单元的主要功能在于,当车辆没有使用时,关闭相应的压缩气罐。为此,阀单元通常配备有自行关闭的电磁阀。如果没有电流流经电磁阀的电磁线圈,电磁阀自主地关闭,例如通过弹簧力自主地关闭。出于安全原因,这种行为是必需的,但是同时带来下述缺点:在行驶运行中,电流必须持久地流经电磁线圈,以便使电磁阀保持打开。由此,不断地消耗少量的电能。
2、使构件的实际必要的电功率保持特别小是一项持续的努力。此外,阀单元或者阀单元的电磁阀承受技术公差,从而必须流经电磁线圈的电流可以改变,以使电磁阀保持打开。
技术实现思路
1、本发明示出一种根据权利要求1的特征的方法、一种根据权利要求10的特征的装置以及一种根据权利要求11的特征的车辆。
2、由从属权利要求、说明书和附图得出本发明的另外的特征和细节。在此,与根据本发明的方法相关联地说明的特征和细节自然也与根据本发明的装置和根据本发明的车辆相关联地适用,并且分别反之亦然,从而在关于单个地发明方面的公开方面,总是相互参照或者可以相互参照。
3、根据第一方面,本发明示出一种用于确定尤其是车辆的与压力流体存储器流体连通的阀单元的电磁阀的电磁线圈的电流带的(至少)一个下部电流阈值的方法,其中,在电流带水平中的电流流经电磁线圈时,可以使电磁阀的可由于电磁线圈而运动的衔铁保持在完全打开位置中,其中,可运动的衔铁在衔铁的关闭位置和衔铁的完全打开位置之间转换时包括至少一种运动状态并且在完全打开位置中包括静止状态。作为步骤,该方法包括给电磁阀的电磁线圈有源通流,其中,在识别出流经电磁线圈的、在电流带的上部电流阈值水平中的电流时,关断对电磁阀的电磁线圈的有源通流。此外,作为步骤,该方法包括,在识别出流经电磁线圈的、在可规定的、可改变的电流阈值的水平中的电流时(尤其是在识别出低于所述电流时),由电能量源再次给电磁阀的电磁线圈有源通流,所述可规定的、可改变的电流阈值小于上部电流阈值。此外,根据本发明的方法的一个步骤是:改变可规定的、可改变的电流阈值的水平,或者改变可规定的、可改变的电流阈值的水平和(附加地)改变上部电流阈值的水平。此外,该方法的另一步骤是:持久地测量测量信号,尤其是持久地测量测量信号并且评估所述测量信号,以识别出电磁阀的衔铁在衔铁的至少一种运动状态和静止状态之间的状态改变。此外,作为步骤,该方法包括,当识别出、尤其是(在时间上预先)识别出由可规定的、可改变的电流阈值的改变引起的、电磁阀的衔铁的状态改变时,基于所述可规定的、可改变的电流阈值来确定电流带的(至少)下部电流阈值。
4、只要在技术上有意义,先前的和随后说明的方法步骤可以单个地、共同地、单次地、多次地、在时间上并行和/或相继地以任意的顺序实施。
5、尤其也可以设想,使用根据本发明的方法和/或根据本发明的装置来确定固定的能量单元(例如发电机组或者燃料电池加热装置)的与压力流体存储器流体连通的阀单元的电磁阀的电磁线圈的电流带的(至少)一个下部电流阈值。
6、阀单元尤其与(例如车辆或者固定的能量单元)的至少一个压力流体存储器流体技术地可连接或者被连接。
7、衔铁的位置尤其可理解为衔铁的完全打开位置,在该位置中,经由阀单元、尤其是经由阀单元的流体通道的流体的流量是最大的。在完全打开位置中,电磁阀的衔铁处于静止状态中,也就是说,是静止的或者基本上是静止的。电磁阀的衔铁也可以理解为电磁衔铁。尤其是,衔铁的下述状态可理解为衔铁的运动状态:在所述状态下,衔铁尤其沿着衔铁的轴线运动,例如从关闭位置运动到完全打开位置中。换言之,在运动状态下的衔铁锚不是静止的。衔铁的下述位置尤其可理解为衔铁的关闭位置:在所述位置中,经由阀单元、尤其是经由阀单元的流体通道的流体的流量不是最大的,例如是最小的。
8、如果识别出电磁阀的衔铁的状态改变(所述状态改变基于可规定的、可改变的电流阈值的改变实现),则尤其基于该可规定的、可改变的电流阈值确定所述下部电流阈值,使得可运动的衔铁在由此确定的下部电流阈值处保持在完全打开位置中。尤其是,用在“尤其是基于该可规定的、可改变的电流阈值确定下部电流阈值”中的表述“基于”应表示,使所述可规定的、可改变的电流阈值例如与一个因子相乘,或者加上一个偏移,或者例如将先前的可规定的、可改变的电流阈值作为下部电流阈值使用。
9、给电磁阀的电磁线圈有源通流、在识别出或者检测到电流带的上部电流阈值时关断给电磁线圈的有源通流并且在识别出或者检测出可规定的、可改变的电流阈值时重新给电磁线圈有源通流尤其是根据本发明的重复的过程。换言之,可以给电磁阀的电磁线圈脉动式地有源通流。因此,当衔铁运动时,可以引起电磁线圈的电感的动态改变。流经电磁线圈的电流在脉动地有源通流时可以具有周期性的变化形式、尤其是锯齿状的或者基本上锯齿状的电流变化曲线然而或者是正弦的电流变化曲线。给电磁阀的电磁线圈脉动式地有源通流尤其是在借助于根据本发明的方法(校准运行)确定所述下部电流阈值时进行。
10、尤其是,然而在电磁阀的正常运行时,为了将电磁阀的可运动的衔铁(持久地)保持在完全打开位置中,电磁阀的电磁线圈可以脉动式地有源通流。有利地,通过给电磁阀的电磁线圈脉动式地通电流,可以特别简单地实现对于电磁线圈而言允许的平均电流。用于有源通流的电能可以由电化学的存储器(例如车辆的电池)提供。
11、给电磁阀的电磁线圈的有源通流的接通和关断可以借助于对电开关(例如场效应晶体管)的操控来进行。
12、用根据本发明的方法可以特别简单和/或快速和/或可靠地确定至少相应的、对于多个电磁阀的相应电磁阀保持在完全打开位置中所必需的、电流带的下部电流阈值用于相应的电磁阀的打开保持。通过相应的特定的下部电流阈值,多个电磁阀(例如在燃料电池车辆的氢气瓶上的电磁阀)中的相应电磁阀的电流消耗可以特别有利地是小的,优选地最小化。尤其是,仅以电流带的必要的、下最小电流(或者下最小电流强度)给每个电磁阀通电流。优选地,用于电磁线圈的电流带的下部电流阈值是电流带的最小下部电流阈值或者电流带的基本上最小的下部电流阈值,在所述最小下部电流处,电磁阀的衔铁(恰好还)可保持或者保持在完全打开位置中。
13、通过根据本发明的方法,除了下部电流阈值之外,尤其是也可以根据特定的下部电流阈值确定上部电流阈值。因此,尤其是当电磁阀的电磁线圈在电磁阀的正常运行时脉动式地有源通流时,多个电磁阀(例如,在燃料电池车辆的氢气瓶上的电磁阀)中的相应电磁阀的(用于相应的衔铁的(完全)打开保持的)电流消耗可以是特别小的。
14、衔铁在衔铁的运动状态和静止状态之间的状态改变也可以理解为状态过渡。可能有利的是,在根据本发明的方法中,衔铁的状态改变是衔铁从静止状态到运动状态的改变或者衔铁从运动状态到静止状态的改变。
15、尤其是,可规定的、可改变的电流阈值可以被理解为电流带的临时的下部电流阈值,以便可以确定用于电磁阀的正常运行的电流带的下部电流阈值。
16、除了在识别出流经电磁线圈的、在电流带的上部电流阈值的水平中的电流时关断给电磁阀的电磁线圈的有源通流之外,可以同时或者基本上同时将与电磁线圈并联地连接的续流回路(freilaufstromkreis)导电地(“闭合地”)连接,从而由电磁线圈的欧姆电阻引起的、流经电磁阀的电磁线圈的电流可以特别有利地减小。续流回路具有例如用于导电地连接所述续流回路的“续流晶体管”。尤其是,续流回路在给电磁阀的电磁线圈有源通流期间不导电地(“打开地”)地连接。根据本发明的装置可以具有这类的续流回路。
17、给电磁阀的电磁线圈有源通流的时间间隔尤其是也被称为上升间隔。从识别出上部电流阈值时关断给电磁线圈的有源通流直至识别出可规定的、可改变的电流阈值或者下部电流阈值时重新给电磁线圈有源通流的时间间隔尤其是也被称为下降间隔。当使用续流回路时,下降间隔也可以被称为续流间隔。
18、在电磁阀的使用寿命期间,电磁阀的特性会改变,从而被用于电磁阀或者电磁阀的电磁线圈的运行的下部电流阈值和/或上部电流阈值(也就是说,电流带)必须被调整,使得电磁阀或者具有这样的电磁阀的阀单元可以特别有利地工作并且能量消耗特别小。有利地,根据本发明的装置可以构造用于,以规则的时间间距确定和必要时调整特别有利的下部电流阈值和/或上部电流阈值。换言之,可以进行自行校准。
19、有利地,在根据本发明的方法中,利用,在衔铁在运动状态和静止状态之间的状态改变中,发生电磁线圈的电感的改变,因为电磁线圈的电感尤其取决于衔铁到电磁线圈的间距。因此,衔铁的运动甚至会引起流经电磁线圈的电流的电流曲线相对于静止的衔铁的改变。尤其是,电磁阀的衔铁在衔铁的至少一种运动状态和静止状态之间的状态改变可以根据在电流变化曲线中的改变来识别或者探测到。在电流变化曲线中的改变可以用作铁的运动的指示器。
20、有利的能够是,在根据本发明的方法中暂时逐步地提高和/或暂时逐步地减小可规定的、可改变的电流阈值的水平以便改变用于确定下部电流阈值的可规定的、可改变的电流阈值的水平。因此,可以以特别简单的方式触发电磁阀的衔铁在至少一种运动状态和静止状态之间的状态改变,以便因此探测到衔铁的运动。除了可规定的、可改变的电流阈值的水平至少暂时逐步地提高之外,为了确定所述下部电流阈值,同时也可以逐步地提高上部电流阈值。除了至少暂时逐步地减小可规定的、可改变的电流阈值的水平之外,同时也可以逐步地减小上部电流阈值用于所述下部电流阈值的确定。换言之,尤其可以进行电流带的偏移用于下部电流阈值的确定。因此,可以特别快速地进行下部电流阈值的确定。
21、有利地,在根据本发明的方法中,为了识别出电磁阀的衔铁在衔铁的至少一种运动状态和静止状态之间的状态改变,流经电磁线圈的电流可以被视为测量信号。换言之,可以考虑流经电磁线圈的电流的电流变化曲线。因此,在识别出在流经电磁线圈的电流的电流变化曲线中的改变时,可以特别简单地推断出电磁阀的衔铁的状态改变。流经电磁线圈的电流尤其可以理解为直接地流经电磁线圈的电流。然而也可以设想,将与流经电磁线圈的电流相关的电流视为测量信号。
22、有利地,在根据本发明的方法中,为了识别出衔铁的状态改变,可以考虑流经电磁阀的电磁线圈的电流的时间常数。在关断流经电磁线圈的电流之后(在识别出上部电流阈值时),流经电磁线圈的电流的衰减遵循指数的变化曲线。用于指数的变化曲线的时间常数可以由来自欧姆电阻、尤其是电磁线圈的欧姆电阻和电磁阀的电磁线圈的电感的比例来确定。如果电感减小,例如因为衔铁与阀单元的止挡件松开,由此也减小指数式下降的时间常数。该时间常数可以例如由合适的滤波器程序,例如借助于泰勒级数求取。因此,衔铁在静止状态和运动状态之间的状态改变会导致时间常数的可识别的改变。
23、特别有利地,在根据本发明的方法中,为了识别出衔铁的状态改变,可以考虑流经电磁阀的电磁线圈的电流的电流频率。例如,为此可以求取下述时间:所述时间在(识别出流经电磁线圈的、在可规定的、可改变的电流阈值的水平中的电流时)给电磁阀的电磁线圈有源通流和在(识别出流经电磁线圈的、在可规定的、可改变的电流阈值的水平中的电流时)重新给电磁阀的电磁线圈有源通流之间延续。换言之,可以确定和考虑周期持续时间,尤其是流经电磁线圈的电流的锯齿状的或者基本上锯齿状的电流变化曲线的周期持续时间。如果例如流经电磁线圈的电流的指数变化曲线的时间常数减小,则这导致下降间隔(尤其是续流间隔)在时间上的缩短。因此,有利地,衔铁在静止状态和运动状态之间的状态改变会导致电流频率的可看到的改变。
24、根据另一优选的实施方式,在根据本发明的方法中,为了识别出衔铁的状态改变,可以考虑流经电磁阀的电磁线圈的电流的频谱。例如,在衔铁静止的情况下,流经电磁线圈的电流的电流变化曲线显示出严格的指数行为,而衔铁的运动会导致对所述指数行为的偏离。因此,有利地,衔铁在静止状态和运动状态之间的状态改变会导致电流变化曲线的频谱的可见的改变。
25、有利地,在根据本发明的方法中,可以使电流带的上部电流阈值与电磁阀的电流带的特定的下部电流阈值相匹配。因此,在电磁阀的正常运行时脉动地有源通流的电磁线圈的能量消耗可以是特别小的。例如,可以确定所述上部电流阈值,使得产生所期望的、对于电磁线圈而言允许的平均电流值。
26、特别有利地,在根据本发明的方法中,为了识别出电磁阀的衔铁的状态改变,可以将基于测量信号的值与极限值进行比较。极限值也可以理解为阈值。
27、根据另一优选的实施方式,在根据本发明的方法中,为了识别出电磁阀的衔铁的状态改变,可以使用分类方法。分类方法尤其可以理解为机器学习。为此,可以收集训练数据。尤其是,可以借助于算法来构建统计学模型,所述算法基于训练数据。因此,可以识别出在训练数据中的模式和规律并且也可以评估未知的数据。
28、根据第二方面,本发明示出一种用于确定(尤其是车辆的)与压力流体存储器流体连通的阀单元的电磁阀的电磁线圈的电流带的(至少)一个下部电流阈值的装置。该装置具有用于提供电能的电能量源,用于给电磁阀的电磁线圈有源通流。此外,该装置包括用于检测流经电磁阀的电磁线圈的电流的传感器。此外,该装置包括控制单元,该控制单元用于当超过电磁阀的电流带的上部电流阈值时关断流经电磁阀的电磁线圈的电流,以及当低于可规定的、可改变的电流阈值时给电磁阀的电磁线圈有源通流。进一步地,该装置包括用于改变可规定的、可改变的电流阈值的水平的电流改变单元,以及用于测量一测量信号的测量单元,所述测量信号用于识别出电磁阀的衔铁在衔铁的至少一种运动状态和静止状态之间的状态改变。此外,该装置具有确定单元,其用于,当识别出由于可规定的、可改变的电流阈值的改变而引起电磁阀的衔铁的状态改变时,基于可规定的、可改变的电流阈值来确定电流带的(至少)下部电流阈值。此外,该装置构造用于执行根据本发明的方法,以确定(尤其车辆的)压力流体存储器的阀单元的电磁阀的电磁线圈的电流带的(至少)下部电流阈值。
29、阀单元尤其具有用于接收电磁阀的壳体。此外,阀单元尤其具有流体输入端和流体输出端,其中,流体输入端可借助于电磁阀通过流体通道与流体输出端流体技术地连接。此外尤其是,电磁阀是自行关闭的,也就是说,如果没有电流流经电磁阀的电磁线圈,电磁阀自主地关闭,例如由于弹簧力而自主地关闭。
30、电能量源尤其是电池、例如车辆电池。
31、用于检测流经电磁阀的电磁线圈的电流的传感器可以是例如电流传感器。
32、控制单元尤其构造用于,接通和/或关断流经电磁阀的电磁线圈的电流的有源通流。此外,控制单元可以附加地构造用于,导电地和/或不导电地接通续流回路。
33、此外,该装置可以具有存储器、尤其是非易失性存储器,用于存储下部电流阈值和/或用于存储上部电流阈值和/或用于存储可规定的、可改变的电流阈值。
34、尤其是,根据本发明的装置用于,确定至少一个与压力流体存储器、例如高压氢气罐流体连通的阀单元的电磁阀的电磁线圈的电流带的下部电流阈值和/或上部电流阈值。
35、因此,根据本发明的第二方面的装置具有与针对根据本发明的第一方面的方法已经说明的相同的优点。
36、根据第三方面,本发明示出一种车辆,其中,该车辆具有至少一个压力流体存储器,所述压力流体存储器具有阀单元,所述阀单元具有用于控制可存储在压力流体存储器中的压力流体的流量的电磁阀,所述车辆尤其具有多个压力流体存储器,所述压力流体存储器分别具有一阀单元,所述阀单元具有用于控制可存储在多个压力流体存储器的相应压力流体存储器中的压力流体的流量的电磁阀。此外,该车辆包括根据本发明地构造的装置,其中,该装置还构造用于,为至少一个压力流体存储器确定用于阀单元的电磁阀的至少下部电流阈值。尤其是,根据本发明的装置在存在多个压力流体存储器的情况下构造用于,为多个压力流体存储器的至少两个压力流体存储器分别确定用于相应的阀单元的电磁阀的相应(至少)下部电流阈值。
37、车辆也可以被理解为固定的能量单元。
38、可存储的压力流体可以是例如气态的氢气。尤其是,压力流体在高压下存储在压力流体存储器中。此外,阀单元尤其直接地布置在压力流体存储器上,例如直接布置在压力流体存储器的瓶颈上。阀单元也可以作为系统隔离阀单元使用或者作为用于燃料电池系统的阀单元使用。
39、因此,根据本发明的第三方面的车辆具有针对根据本发明的第一方面的方法或者根据本发明的第二方面的装置已经说明的相同的优点。
1.一种用于确定尤其是车辆(200)的与压力流体存储器(210a,210b)流体连通的阀单元(100)的电磁阀的电磁线圈(2)的电流带(b)的至少一个下部电流阈值(us)的方法,其中,在所述电流带(b)的水平中的电流流经所述电磁线圈(2)的情况下,能将所述电磁阀的通过所述电磁线圈(2)能运动的衔铁保持在完全打开位置中,其中,所述能运动的衔铁在所述衔铁的闭合位置与所述衔铁的完全打开位置之间转换时包括至少一种运动状态,并且在完全打开位置中包括静止状态,其中,所述方法具有:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
3.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,
4.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,
6.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,
7.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,
8.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,
9.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,
10.一种用于确定尤其是车辆(200)的与压力流体存储器(210a,210b)流体连通的阀单元(100)的电磁阀的电磁线圈(2)的电流带(b)的至少一个下部电流阈值(us)的装置(220),其中,所述装置(220)具有:
11.一种车辆(200),其中,所述车辆(200)具有: