DE102013011858A1 - Method for indicating fuel content of compressed gas storage for gaseous fuel in vehicle, involves setting level of fuel in tank after refueling reaches predetermined pressure threshold and displaying level of fuel in tank - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anzeigen des Tankinhalts in einem Druckgasspeicher für gasförmige Brennstoffe in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a method for displaying the tank contents in a compressed gas storage device for gaseous fuels in a vehicle according to the preamble of
Fahrzeuge, welche Druckgasspeicher für gasförmige Brennstoffe, beispielsweise komprimiertes Erdgas oder Wasserstoff, aufweisen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Die Fahrzeuge können dabei mit dem Brennstoff beispielsweise direkt über einen Verbrennungsmotor angetrieben werden oder auch indirekt, in dem der Brennstoff beispielsweise in einer Brennstoffzelle in elektrische Energie umgesetzt wird, welche dann zum elektrischen Antreiben des Fahrzeugs genutzt werden kann.Vehicles having compressed gas storage for gaseous fuels, for example compressed natural gas or hydrogen, are known from the general state of the art. The vehicles can be driven with the fuel, for example, directly via an internal combustion engine or indirectly, in which the fuel is converted, for example in a fuel cell into electrical energy, which can then be used for electrically driving the vehicle.
Ein Problem bei Fahrzeugen mit Druckgasspeichern für gasförmige Brennstoffe besteht nun darin, dass die Anzeige des Tankinhalts entsprechend schwierig ist und typischerweise auf der indirekten Berechnung einer Masse beruht. Hierfür werden der Tankdruck und die Temperatur berücksichtigt, sodass aus der berechneten Masse heraus eine Restmenge an Brennstoff als Tankinhalt des Druckgasspeichers in dem Fahrzeug angezeigt werden kann. Zum Stand der Technik in diesem Zusammenhang wird dabei auf die
Diese Berechnung der Masse ermöglicht zwar eine vergleichsweise genaue Anzeige und kann damit helfen, eine Restreichweite für das Fahrzeug vergleichsweise genau zu berechnen. Problematisch ist es dabei jedoch, dass Gastankstellen zur Betankung der Druckgasspeicher das Gas bei unterschiedlichen Drücken bereitstellen. Beispielsweise bei komprimiertem Erdgas wird typischerweise von einem Nenndruck von 240 bar ausgegangen. Nun sind einige Tankstellen jedoch nicht in der Lage aufgrund der in ihr eingesetzten Technologie mehr als 180 bar, beispielsweise bei 20° Gastemperatur, zu liefern. Andere Tankstellen sind wiederum in der Lage 200, 220 oder auch 240 bar bei einer Gastemperatur von 20° bereitzustellen. Wieder andere Tankstellen arbeiten mit höheren Drücken, beispielsweise 240 bar bei 0°C, um damit mehr Gas in das Fahrzeug einzubringen und den Umsatz zu optimieren. All dies führt nun einerseits zu unterschiedlichen Reichweiten, was so durchaus realistisch ist und akzeptiert werden muss. Andererseits erfolgt je nach Tankstelle im Normalfall bei der Anzeige des Tankinhalts dann eben nicht die Anzeige, dass das Fahrzeug voll getankt wurde, obwohl es dies im Rahmen der Möglichkeiten der Tankstelle durchaus ist. Um dieser Problematik entgegenzuwirken und dem Fahrer anzuzeigen, dass sein Fahrzeug voll getankt worden ist, wird bereits heute eine Druckschwelle vorgegeben, ab welcher der Tankinhalt auf 100%, das heißt auf die Anzeige, das voll getankt worden ist, gesetzt wird. Um die typischerweise auftretenden Fälle mit eher schlechten Tankstellen abzubilden, wird diese Schwelle beispielsweise bei Erdgastankstellen auf einen Erfahrungswert von ca. 160–180 bar bei 240 bar Nenndruck eingestellt. Für Wasserstoff, welcher mit entsprechenden höheren Drücken von beispielsweise 700 bar Nenndruck gespeichert wird, gilt dann Vergleichbares in den hierfür relevanten Druckbereichen.Although this calculation of the mass allows a comparatively accurate display and can thus help to calculate a residual range for the vehicle comparatively accurate. However, the problem here is that gas filling stations for refueling the compressed gas storage provide the gas at different pressures. For example, in compressed natural gas is typically assumed from a nominal pressure of 240 bar. However, some petrol stations are unable to deliver more than 180 bar, for example at 20 ° C, due to the technology used in them. Other filling stations are in turn able to provide 200, 220 or even 240 bar at a gas temperature of 20 °. Still other gas stations work with higher pressures, for example 240 bar at 0 ° C, in order to bring more gas into the vehicle and to optimize the conversion. All this leads now on the one hand to different ranges, which is so completely realistic and must be accepted. On the other hand, depending on the gas station usually in the display of the tank contents then just not the indication that the vehicle was fully refueled, although this is within the capabilities of the gas station is quite. To counteract this problem and to indicate to the driver that his vehicle has been fully fueled, already today, a pressure threshold is set, from which the tank contents to 100%, that is, the display, which has been fully refueled set. To illustrate the typically occurring cases with rather poor gas stations, this threshold is set, for example at natural gas filling stations to an empirical value of about 160-180 bar at 240 bar nominal pressure. For hydrogen, which is stored with corresponding higher pressures of, for example, 700 bar nominal pressure, then comparable applies in the relevant pressure ranges.
Der gravierende Nachteil bei dieser Vorgehensweise ist nun der, dass die Anzeige des Tankinhalts von dem Fahrer des Fahrzeugs häufig als sehr unrealistisch empfunden wird, da beispielsweise bei einer Betankung mit 220 bar bei 20°C und einer vorgegebenen Druckschwelle bei beispielsweise 170 bar bei 20°C die Anzeige des Tankinhalts über einen sehr langen Zeitraum der Fahrt hinweg bei Voll „hängen bleibt”, um dann umso schneller abzufallen. Dies stellt für den Nutzer des Fahrzeugs einen erheblichen Nachteil dar.The serious disadvantage of this approach is that the display of the tank contents by the driver of the vehicle is often perceived as very unrealistic, such as when refueling with 220 bar at 20 ° C and a predetermined pressure threshold at, for example, 170 bar at 20 ° C the display of the tank contents "hang" for a very long period of the journey at full and then fall off faster. This represents a significant disadvantage for the user of the vehicle.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren zum Anzeigen des Tankinhalts eines Druckgasspeichers zu verbessern, insbesondere hinsichtlich der oben genannten Nachteile.The object of the present invention is now to improve a method for displaying the tank contents of a compressed gas storage, in particular with regard to the abovementioned disadvantages.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Vorrichtung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.According to the invention, this object is achieved by the method having the features in the characterizing part of
Auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es, ähnlich wie schon im Stand der Technik so, dass beim Überschreiten einer vorgegebenen Druckschwelle der Tankinhalt auf 100% gesetzt und entsprechend angezeigt wird. Erfindungsgemäß ist es nun jedoch vorgesehen, dass dieser 100%-Wert des Tankinhalts und der Anzeige einen individuellen Wert erhält, welcher einen entsprechenden Startwert für die Gasmasse festlegt, der in Abhängigkeit der Temperatur und insbesondere des maximalen Tankdrucks berechnet wird. Der maximal erreichte Tankdruck kann, wie eingangs bereits erläutert, in Abhängigkeit einzelner Gastankstellen unterschiedlich hoch ausfallen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Startwert für die Anzeige von 100% Tankinhalt dieser Leistungsfähigkeit der verwendeten Gastankstelle angepasst. Die Anzeige 100% Tankinhalt entspricht dann in der Realität der Anzeige 100% Tankinhalt, sodass mit zunehmender Abnahme der Gasmasse auch der Wert der Anzeige entsprechend abnimmt und eben nicht bei einer Betankung mit vergleichsweise hohem Druck über eine lange Zeit bei 100% festhängt.Also in the method according to the invention, as in the prior art, it is such that, when a predetermined pressure threshold is exceeded, the tank contents are set to 100% and displayed accordingly. According to the invention, however, it is now provided that this 100% value of the tank contents and the display receives an individual value which defines a corresponding starting value for the gas mass, which is calculated as a function of the temperature and in particular of the maximum tank pressure. The maximum tank pressure can, as already explained above, vary depending on individual gas filling stations. In the method according to the invention, the starting value for the display of 100% tank content of this capacity of the gas filling station used is adjusted. The
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es demnach vorgesehen, dass die Anzeige des Tankinhalts ausgehend von eben diesem Startwert mit abnehmender Gasmasse prozentual verkleinert wird. Hierdurch wird eine sehr realistische Anzeige erreicht, welche immer den prozentualen Rest des Tankinhalts in Abhängigkeit der gemäß der Leistungsfähigkeit der Tankstelle getankten Gasmasse anzeigt. According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, it is therefore provided that the display of the tank contents is reduced in percentage from this starting value with decreasing gas mass. As a result, a very realistic display is achieved, which always indicates the percentage remainder of the tank contents as a function of the gas mass fueled according to the capacity of the gas station.
Der maximale Tankdruck kann dabei mit einem Korrekturwert oder einem Korrekturfaktor korrigiert werden. Dies ist aufgrund der sich bei der Betankung typischerweise erwärmenden Vorrichtung von entscheidendem Vorteil, sodass beispielsweise sehr einfach ein maximaler Tankdruck beispielsweise bei 95% des gemessenen Maximaldrucks festgelegt werden kann, um entsprechende Erwärmungseffekte zu korrigieren.The maximum tank pressure can be corrected with a correction value or a correction factor. This is due to the device typically warming during refueling of decisive advantage, so that, for example, a maximum tank pressure, for example, at 95% of the measured maximum pressure can be set to correct corresponding heating effects.
Die Betankung kann dabei gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch einen erfassten Druckgradienten, welcher über einem vorgegebenen Wert liegt, automatisch erkannt werden. Ein Druckanstieg, welcher entsprechend schnell erfolgt und/oder eine entsprechende Druckschwelle überschreitet, beispielsweise eine Druckdifferenz von 80 bar in sehr kurzer Zeit kann als Hinweis dafür genutzt werden, dass das Fahrzeug betankt worden ist. Sämtliche im Betrieb auftretenden Druckanstiege, beispielsweise durch Erwärmung, wenn das Fahrzeug in der Sonne geparkt wird oder dergleichen, werden in der Praxis einen sehr viel geringeren Druckgradienten und/oder Maximalwert der Druckerhöhung aufweisen, sodass über diese Methode sicher und zuverlässig eine Betankung automatisiert erkannt werden kann.The refueling can be detected automatically according to an advantageous embodiment of the method by a detected pressure gradient, which is above a predetermined value. An increase in pressure, which is correspondingly fast and / or exceeds a corresponding pressure threshold, for example a pressure difference of 80 bar in a very short time can be used as an indication that the vehicle has been fueled. All occurring during operation pressure increases, for example, by heating, when the vehicle is parked in the sun or the like, will in practice have a much lower pressure gradient and / or maximum value of the pressure increase, so that safe and reliable refueling be detected automatically by this method can.
In einer sehr günstigen und vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann nun außerdem der maximale Tankdruck entsprechend seines Werts in eine von mehreren Klassen eingeteilt und angezeigt werden. Somit besteht die Möglichkeit dem Fahrer anzuzeigen, mit welcher „Qualität” sein Fahrzeug in der Tankstelle betankt worden ist. Dies kann einerseits dazu verwendet werden, dass der Fahrer eine realistische Einschätzung von der möglichen Reichweite bekommt und kann andererseits auch dazu verwendet werden, dass der Fahrer erkennt, in welcher Tankstelle er mehr oder weniger Druck zur Verfügung hat. Schlimmstenfalls kann ein zu hoher Druck in der Tankstelle, was zur Steigerung des Umsatzes gegebenenfalls im Interesse des Tankstellenbetreibers sein kann, nämlich die Lebensdauer seines Systems nachteilig beeinflussen, weil dieses durch den zu hohen Tankdruck bei der Betankung überlastet wird.In a very favorable and advantageous development of the method according to the invention, the maximum tank pressure can now also be divided and displayed according to its value into one of several classes. Thus, it is possible to indicate to the driver with what "quality" his vehicle has been fueled in the gas station. On the one hand, this can be used so that the driver gets a realistic estimate of the possible range and, on the other hand, can also be used so that the driver knows in which filling station he has more or less pressure available. In the worst case, too high a pressure in the filling station, which may be to increase the turnover in the interest of the gas station operator, namely, adversely affect the life of his system, because this is overloaded by the high tank pressure in the refueling.
Dementsprechend kann es neben der Anzeige an den Fahrer auch vorgesehen werden, dass der maximale Tankdruck oder die Klasse, in die er eingeteilt wurde, gespeichert wird. Ab einem gewissen Tankdruck kann beispielsweise ein Fehlerflag gesetzt werden, sodass bei einer Inspektion oder Wartung festgestellt werden kann, dass häufig mit zu hohem Druck getankt wurde. Eventuelle Undichtheiten, welche beispielsweise bei der Wartung auffallen und behoben werden müssen, können dann in ihrer Ursache zurückverfolgt werden, sodass eine vergleichsweise einfache und klare Diagnostik möglich wird.Accordingly, in addition to the indication to the driver, it may also be provided that the maximum tank pressure or the class into which it has been classified is stored. From a certain tank pressure, for example, an error flag can be set, so that it can be determined during an inspection or maintenance that was often filled with too high pressure. Any leaks, which must be noticed during maintenance and must be remedied, can then be traced back to their cause, so that a comparatively simple and clear diagnosis is possible.
In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung dieser Idee kann es nun außerdem vorgesehen sein, dass zusammen mit dem Wert des maximalen Tankdrucks und/oder der Klasse, in welcher dieser eingeteilt wurde, auch die Standortdaten der Betankung, z. B. in Form von GPS Daten, gespeichert werden. Hierdurch wäre es dann beispielsweise möglich, Tankstellen zu identifizieren, welche ständig mit zu niedrigem oder zu hohem Druck arbeiten. Insbesondere Tankstellen, welche mit zu hohem Druck arbeiten und damit die Dauersicherheit der Systeme gefährden könnten, können dann beispielsweise von den Fahrzeugherstellern entsprechend angesprochen und gebeten werden, den Druck auf ein für die Fahrzeugsysteme geeigneteres Niveau abzusenken.In a further very favorable embodiment of this idea, it can now also be provided that, together with the value of the maximum tank pressure and / or the class in which this was divided, the location data of refueling, z. In the form of GPS data. As a result, it would then be possible, for example, to identify gas stations, which constantly work with too low or too high pressure. In particular, filling stations which operate at too high pressure and thus could endanger the long-term safety of the systems can then be addressed, for example, by the vehicle manufacturers and asked to lower the pressure to a level which is more suitable for the vehicle systems.
In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es nun außerdem vorgesehen sein, dass zusätzlich die Gasqualität erfasst und angezeigt wird. Die Qualität des getankten Gases lässt sich insbesondere nach einer gewissen Betriebsdauer beispielsweise des Verbrennungsmotors oder der Brennstoffzelle, erfassen indem beispielsweise Auswertungen zur Reinheit, zum Brennwert oder dergleichen, welche in der Fahrzeugelektronik ohnehin stattfinden, erfolgen. Durch diese Anzeige, ob es sich um hochwertiges oder weniger hochwertiges Gas handelt, welche idealerweise ebenfalls in Klassen unterteilt erfolgt, kann insbesondere zusammen mit einer Anzeige des maximalen Tankdrucks in einen oder mehreren Klassen eine sehr einfache Anzeige für den Fahrer erstellt werden, welche diesem beispielsweise in einer Ampeldarstellung oder dergleichen die komplexen Verhältnisse entsprechend aufbereitet, um ihn zu informieren, mit welchem Druck und welcher Gasqualität er sein Fahrzeug betankt hat.In a further very favorable embodiment of the method according to the invention, it can now also be provided that in addition the gas quality is recorded and displayed. The quality of the refueled gas can be detected, in particular after a certain period of operation, for example of the internal combustion engine or the fuel cell, by evaluations of purity, calorific value or the like which take place in the vehicle electronics anyway. By this indication, whether it is high-quality or less high-quality gas, which is ideally also divided into classes, in particular together with an indication of the maximum tank pressure in one or more classes can be created a very simple display for the driver, this example in a traffic light display or the like, the complex conditions prepared accordingly to inform him with what pressure and what gas quality he has refueled his vehicle.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.Further advantageous embodiments of the method according to the invention will become apparent from the remaining dependent subclaims and will be apparent from the embodiment, which is described below with reference to the figures.
Dabei zeigen:Showing:
In der Darstellung der
Im Bereich des Fahrzeugs
Wie eingangs bereits erwähnt ist es nun so, dass jede Betankungsanlage bedingt durch die Einstellungen des Anlagenbetreibers und/oder die Leistungsfähigkeit ihrer Kompressoren einen unterschiedlichen Druck zur Betankung bereitstellt. Beispielsweise über den Drucksensor
Außerdem ist es nun so, dass es für den Fahrer des Fahrzeugs
Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz eines Qualitätssensors
Insgesamt entsteht so ein sehr komplexes Anzeigeninstrument
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 112008002826 T5 [0003] DE 112008002826 T5 [0003]
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
DE102014219716A1 (en) | 2014-09-29 | 2016-03-31 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for determining the filling compound of a fuel container with a fluid stored under high pressure and / or at low temperature |
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Citations (1)
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DE112008002826T5 (en) | 2007-10-24 | 2011-02-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi | Gas level gauge controller, gas level gauge and gas level indicator control method |
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