-
Die Erfindung betrifft eine Betankungsdatenschnittstelle zur unidirektionalen Datenübertragung von einem Fahrzeug zu einer Tankanlage nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
-
Betankungsdatenschnittstellen sind bei der Betankung von Fahrzeugen mit Gas, insbesondere mit Wasserstoff bei einem Nenndruck von 70 MPa, allgemein bekannt und üblich. Sie werden auch als RDI (Refueling Data Interface) bezeichnet. Die prinzipielle Funktionalität der unidirektionalen Datenübertragung ist dabei gemäß SAE2799 geregelt. Die Betankungsdatenschnittstelle ist unidirektional ausgeführt und weist im Bereich des Fahrzeugs und hier insbesondere in einer Tankmulde des Fahrzeugs typischerweise eine Infrarotdiode auf. Diese arbeitet mit einem Infrarotempfänger zusammen, welcher die Daten an die Tankanlage weitergibt, typischerweise über ein im Bereich des Betankungsschlauchs und des Betankungsanschlusses geführtes Datenkabel. Dieser Aufbau ist soweit aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt.
-
In der Praxis ist es nun so, dass durch die unidirektionale Kommunikation typischerweise keine Rückmeldung an denjenigen, der den Tankvorgang durchführt, über die Funktion der Infrarotdiode bzw. der Infrarotschnittstelle erfolgt. Aus diesem Grund schlägt die
JP 2015-042525 A eine Selbstdiagnose vor, welche im Falle einer Fehlfunktion ein Rauschen im Radioempfänger des Fahrzeugs erzeugt. Der Aufbau ist dabei außerordentlich komplex und in seiner Bedienung sehr aufwändig.
-
Aus einem Prospekt der Firma Areus Engineering (http://areus.de/files/pdf/RDI_deutsch.pdf) ist ferner ein kommerziell erhältliches Interface für die Tankstelle bekannt, welches Druck und Temperatur während der Betankung anzeigt. Die dafür notwendigen Daten stammen letzten Endes aus der unidirektionalen Kommunikation von dem Fahrzeug zur Tankanlage, sodass über sie indirekt die Funktionalität der Infrarotschnittstelle bzw. Infrarotdiode grundlegend festgestellt werden kann. Allerdings ist dies entsprechend aufwändig und erfordert eine sehr gute Sachkenntnis des Bedienpersonals einerseits und erfordert außerdem, dass das Bedienpersonal die Zapfsäule ständig im Blick hält. Ferner kann bei einem eventuellen Ausfall der Anzeige im Bereich der Betankungsanlage nicht auf die Stelle des Fehlers zurückgeschlossen werden. Diese könnte auch im Bereich der Tankanlage und nicht im Bereich des Fahrzeugs liegen, sodass keine zuverlässige Aussage über die Funktion der Infrarotdiode in dem Fahrzeug getroffen werden kann.
-
Prinzipiell ist es so, dass eine Fehlfunktion der unidirektionalen Kommunikation zu einer Betankung mit Standardparametern führt. Ein Sicherheitsproblem entsteht dadurch nicht, in der Praxis wird es jedoch in diesem Fall zu einer nicht vollständigen Betankung kommen, sodass in der Folge mit einer verminderten Reichweite des Fahrzeugs zu rechnen ist. Dies stellt ein nicht unerhebliches Problem dar, insbesondere solange – wie derzeit – das Netz an Wasserstofftankstellen noch recht dünn ist.
-
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Betankungsdatenschnittstelle gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs dahingehend zu verbessern, dass für den Nutzer eine Fehlfunktion der Infrarotdiode leicht erkennbar ist.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Betankungsdatenschnittstelle mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
-
Die erfindungsgemäße Betankungsdatenschnittstelle sieht ein optisches Anzeigeelement vor, welches die Funktion der Infrarotdiode anzeigt. Ein solches optisches Anzeigeelement – z. B. in Form einer Lichtquelle – ist einfach und effizient für den Nutzer zu erkennen, insbesondere wenn das optische Anzeigeelement sich im Bereich der Tankmulde des Fahrzeugs befindet, wie es gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee vorgesehen ist. Der Nutzer kann dann nach dem Aufstecken des Betankungsanschlusses auf den Tankstutzen sofort erkennen, ob die Infrarotdiode und damit die unidirektionale Datenübertragung fahrzeugseitig funktioniert oder nicht.
-
Das optische Anzeigeelement der erfindungsgemäßen Betankungsdatenschnittstelle kann gemäß einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung dabei als lichtemittierende Diode (LED) ausgebildet sein. Eine solche LED, welche Licht im sichtbaren Bereich abgibt, kann ergänzend zu der Infrarotdiode vorhanden sein, insbesondere in einem für den Nutzer einsehbaren Bereich der Tankmulde. Sobald der Betankungsanschluss auf den Tankstutzen des Fahrzeugs in der Tankmulde aufgesteckt ist, oder sobald der Tankvorgang gestartet ist und Wasserstoff in das Fahrzeug übertragen wird, kann der Nutzer so z. B. an der leuchtenden LED, oder bei einer umgekehrten Funktionalität auch an der nicht leuchtenden LED, erkennen, ob die Infrarotdiode in der gewünschten Art und Weise arbeitet.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee kann es dabei vorgesehen sein, dass das optische Anzeigeelement bei einer Funktion der Infrarotdiode aktiv ist. Dieser Aufbau zeigt dementsprechend an, dass die Infrarotdiode funktioniert, insbesondere indem das optische Anzeigeelement, welches vorzugsweise als LED ausgebildet sein kann, leuchtet. Hierfür kann eine einfache Reihenschaltung einer LED als optisches Element und der Infrarotdiode realisiert werden, sodass beide entsprechend mit Strom versorgt werden und beide nur dann funktionieren, wenn der Stromfluss in dem Stromkreis gewährleistet ist, also beide Dioden, die Infrarotdiode und die lichtemittierende Diode, arbeiten. Wenn die Pulsdauer und/oder die Stromstärke, mit welcher die Infrarotdiode angesteuert wird gegebenenfalls nicht zum Betrieb der lichtemittierenden Diode oder einer anderen Lichtquelle ausreichen, dann kann selbstverständlich über ein Steuergerät der Betankungsdatenschnittstelle, welches die Infrarotdiode ansteuert, auch eine geeignete Ansteuerung des optischen Anzeigeelements erzeugt werden.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee kann es nun ferner vorgesehen sein, dass das optische Anzeigeelement als Lichtleitelement ausgebildet ist, welches über eine Lichtquelle, welche vorzugsweise wiederum durch eine oder mehrere LEDs gebildet werden kann, illuminierbar ist. Ein solches Lichtleitelement kann im Vergleich zu einer einzelnen Diode oder einer ähnlichen Lichtquelle mit minimalem Energieaufwand einen vergleichsweise großen Bereich beleuchten. So ist es gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung dieser Idee beispielsweise denkbar, das lichtleitende Element in der Art eines Rings auszubilden, welcher den Tankstutzen oder alternativ die Tankmulde umgibt. Während der Betankung wird Licht in das lichtleitende Element eingespeist, sodass dieses entsprechend leuchtet. Hierdurch ist für den Nutzer sehr einfach und effizient erkennbar, dass aktuell die Betankung stattfindet und dass insbesondere die Infrarotdiode funktioniert und somit die unidirektionale Datenübertragung vom Fahrzeug zu der Betankungsanlage fahrzeugseitig möglich ist. Darüber hinaus lässt sich durch eine solche umlaufende Beleuchtung ein sehr gelungener optischer Designeffekt erzielen, welcher den Betankungsvorgang zu einem Erlebnis macht und dadurch die Faszination für die mit einem mit Wasserstoff betankten Fahrzeug einhergehende Innovation erlebbar macht.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee kann es nun außerdem vorgesehen sein, dass das optische Anzeigeelement zusätzlich genutzt wird, um das Ende des Tankvorgangs anzuzeigen. Ob der Tankvorgang beendet ist, wird fahrzeugseitig beispielsweise anhand von Druckwerten oder Temperaturwerten entschieden. Diese Werte werden dann über die unidirektionale Kommunikation durch die Infrarotdiode an die Betankungsanlage übermittelt und die Betankungsanlage schaltet ab. Für dieses Abschalten kann eine standardisierte Abschaltzeit angenommen werden. Nach erfolgtem Abschaltvorgang kann dann die Infrarotdiode abgeschaltet und/oder über das optische Element das Ende des Tankvorgangs angezeigt werden. Wird das optische Element parallel zur Infrarotdiode so lange beispielsweise durch eine leuchtende LED aktiviert wie die Infrarotdiode aktiv ist, dann kann durch das Abschalten dieses Lichts das Ende des Tankvorgangs parallel zum Abschalten der Infrarotdiode angezeigt werden. Alternativ dazu ist es auch denkbar, das Ende des Tankvorgangs unabhängig hiervon durch ein entsprechendes Schalten des optischen Anzeigeelements zu erreichen. Das optische Anzeigeelement kann dafür über mehrere einzelne Lichtquellen verfügen, oder kann je nachdem, ob die Betankung noch aktiv ist oder nicht, auf unterschiedliche Arten wirken. So ist beispielsweise eine unterbrochene Abgabe von Licht in Form von Blinkimpulsen denkbar oder insbesondere beim Einsatz von lichtemittierenden Dioden kann auch durch einen Wechsel der Farbe das Ende des Betankungsvorgangs angezeigt werden.
-
Ferner ist es denkbar, über einen Wechsel der Farbe während des Betankungsvorgangs bzw. zu seinem Start die Funktion der Infrarotdiode anzuzeigen. So kann beispielsweise zum Start des Betankungsvorgangs immer eine standardisierte Lichtfarbe, beispielsweise Blau, angezeigt werden. Nach dem Start des Betankungsvorgangs, was typischerweise durch einen Startimpuls des Drucks gemäß der oben genannten SAE2799 erfolgt, kann dann die Funktionalität oder die nicht funktionierende Infrarotdiode durch eine entsprechende Farbe, beispielsweise Grün bei funktionierender Infrarotdiode und Rot bei nicht funktionierender Infrarotdiode, angezeigt werden. Das Ende der Betankung kann dann wiederum dadurch angezeigt werden, dass beispielsweise das Licht erlischt oder eine weitere Farbe annimmt oder beispielsweise auch zur ersten Farbe, also in dem oben beschriebenen Beispiel Blau, zurückwechselt.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Betankungsdatenschnittstelle ergeben sich ferner aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.
-
Dabei zeigen:
-
1 ein prinzipmäßig angedeutetes Fahrzeug und eine Tankanlage;
-
2 eine Prinzipdarstellung eines Schnitts durch eine Tankmulde des Fahrzeugs in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung; und
-
3 eine Prinzipdarstellung eines Schnitts durch eine Tankmulde des Fahrzeugs in einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung.
-
In der Darstellung der 1 ist ein prinzipmäßig angedeutetes Fahrzeug 1 zu erkennen. Dieses Fahrzeug 1 weist ein Brennstoffzellensystem 2 zur Bereitstellung von elektrischer Antriebsleistung auf. Angetrieben wird das Fahrzeug 1 über einen angedeuteten Fahrmotor 3. Die elektrische Antriebsleistung für diesen Fahrmotor 3 liefert dabei in dem Brennstoffzellensystem 2 eine Brennstoffzelle 4, welche beispielsweise als sogenannter Brennstoffzellenstack aus PEM-Brennstoffzellen aufgebaut sein kann. Die elektrische Leistung wird über eine Leistungselektronik 5 aufbereitet und dem Fahrmotor 3 zugeführt. Die grundsätzliche Funktionalität eines solchen Brennstoffzellensystems 2 ist dabei für den Fachmann geläufig, sodass hierauf nicht näher eingegangen werden muss. Das Brennstoffzellensystem 2 kann dabei einen beliebigen Aufbau aufweisen, welcher so in der Darstellung der 1, welche rein schematisch zu verstehen ist, nicht dargestellt ist. Dem Fachmann sind derartige Aufbauten jedoch geläufig, sodass auf eine nähere Darstellung verzichtet werden kann. Das Brennstoffzellensystem 2 wird anodenseitig mit Wasserstoff aus einem Brennstofftank 6 versorgt. Als Brennstofftank 6 dienen dabei typischerweise ein oder mehrere Druckgasspeicher, in welchen der Wasserstoff bei einem Nenndruck von typischerweise 70 MPa gespeichert ist. Da der Brennstoff bzw. Wasserstoff in dem Brennstofftank 6 durch das Fahren des Fahrzeugs aufgebraucht wird, muss der Brennstofftank 6 von Zeit zu Zeit frisch betankt werden. Hierfür wird das Fahrzeug 1 typischerweise eine Tankanlage 8 anfahren, wie es in der Darstellung der 1 rein beispielhaft zu erkennen ist. Das Fahrzeug 1 selbst weist eine Betankungseinrichtung 9 auf. Diese Betankungseinrichtung 9 des Fahrzeugs 1 ist typischerweise innerhalb einer Tankmulde 10 an dem Fahrzeug 1 angeordnet, welche in den Darstellungen der 2 und 3 in einem prinzipmäßigen Schnitt zu erkennen ist. Eine hier nicht dargestellte Schutzkappe oder ein Tankdeckel wird von der Tankmulde 10 abgenommen. Danach liegt ein Einfüllstutzen 11 der Betankungseinrichtung 9 frei, sodass dieser mit einem Betankungsanschluss 12 der Tankanlage 8 verbunden werden kann. Der Betankungsanschluss 12 selbst ist über einen Schlauch 13 und ein im Bereich des Schlauchs 13 verlaufendes hier nicht explizit zu erkennendes Kabel mit der Tankanlage 8 verbunden. Der Betankungsvorgang selbst wird durch SAE J2601 und SAE J2799 beschrieben. Während der Betankung ist eine unidirektionale Kommunikation zwischen der Betankungseinrichtung 9 und der Tankanlage 8 notwendig. Im Bereich der Tankmulde 10 ist daher eine mit 14 bezeichnete Infrarotdiode angeordnet. Diese Infrarotdiode 14 ist dabei Teil der Betankungsdatenschnittstelle, welche auch als Refueling Data Interface oder kurz RDI bezeichnet wird. Der Start der Kommunikation wird dabei über einen Näherungssensor zwischen dem Betankungsanschluss 12 und der Betankungseinrichtung 9 und/oder durch ein Abnehmen des hier nicht dargestellten Schutzdeckels von der Betankungseinrichtung 9 ausgelöst. Hierfür sind meist Magneten in Kombination mit einem Reed-Kontaktschalter vorgesehen. Diese sind dem Fachmann geläufig, sodass hierauf nicht weiter eingegangen werden muss.
-
Die Daten der Infrarotdiode 14 werden nun im Bereich des Betankungsanschlusses 12 entsprechend aufgenommen und beispielsweise über das im Bereich des Schlauchs 13 verlaufende Kabel 18 an die Betankungsanlage 8 weitergegeben. Die übermittelten Daten beinhalten beispielsweise Tankdruck, Tankgröße, Temperatur und dergleichen. Sie dienen dazu, den Befüllungsvorgang bei der Betankung zu optimieren.
-
Die Daten, welche die Infrarotdiode 14 aus der Tankmulde 10 zu dem Betankungsanschluss 12 und damit letztlich zur Tankanlage 8 sendet, werden in einem in den 2 und 3 dargestellten Steuergerät 15 als Teil der Betankungsdatenschnittstelle aus den fahrzeuginternen Sensoren aufbereitet und gemäß dem definierten Übertragungsprotokoll nach SAE J2799 über die Infrarotdiode 14 an die Tankanlage 8 weitergegeben.
-
Problematisch kann es nun sein, wenn die Infrarotdiode 14 nicht wie gewünscht funktioniert. Dies kann zu einer Betankung mit Standardparametern führen, welche als eine Art „Notbetankung” von der Tankanlage 18 vorgenommen wird. Typischerweise ist die Füllmenge an Wasserstoff bei einer solchen Betankung zu gering, sodass mit einer deutlich verringerten Reichweite des Fahrzeugs 1 gerechnet werden muss.
-
Um dies zu verhindern und dem Nutzer des Fahrzeugs 1, welcher die Betankung durchführt, anzuzeigen, dass die unidirektionale Kommunikation seitens des Fahrzeugs 1 zuverlässig arbeitet und insbesondere die Infrarotdiode 14 zuverlässig funktioniert, ist ein optisches Anzeigeelement insbesondere in Form einer in 2 gezeigten lichtemittierenden Diode 16 vorhanden, welche die Funktionalität der Infrarotdiode 14 visualisiert. Hierfür kann die LED 16 beispielsweise immer dann leuchten, wenn die Infrarotdiode 14 funktioniert und in Betrieb ist. Alternativ dazu wäre es selbstverständlich auch denkbar, die Leuchtdiode 16 als eine Art „Warnlicht” auszubilden, welches dementsprechend nur dann leuchtet, wenn die Infrarotdiode 14 eben nicht funktioniert. Zur Vereinfachung der Darstellung wird nachfolgend beispielhaft von einer dieser beiden Varianten ausgegangen, nämlich insbesondere von der, bei welcher die Leuchtdiode 16 dann leuchtet, wenn die Infrarotdiode 14 funktioniert.
-
In diesem Fall steckt der Nutzer den Betankungsanschluss 12 der Tankanlage 8, wie es gestrichelt in den Darstellungen der 2 und 3 zu erkennen ist, auf den Einfüllstutzen 11 auf. Die Infrarotdiode 14 kommuniziert mit einem Infrarotempfänger 17, über welchen die Daten durch ein Kabel 18 entlang des Schlauchs 13 zur Tankanlage 8 weitergeleitet werden. In der Tankmulde 10 in einer Position, sodass diese nicht von dem Betankungsanschluss 12 verdeckt wird, befindet sich die LED 16, welche mit Beginn des Betriebs der Infrarotdiode 14 zu leuchten beginnt. Der Nutzer kann also an der leuchtenden LED 16 erkennen, dass die Infrarotdiode 14 arbeitet und damit fahrzeugseitig die unidirektionale Datenübertragung funktioniert. Leuchtet die LED 16 beim Betankungsvorgang nicht, dann liegt ein Fehler vor, sodass er die Werkstatt aufsuchen kann. Wie bereits erwähnt, könnte die Funktionalität auch genau umgekehrt ausgestaltet sein. Darüber hinaus ist es selbstverständlich denkbar, eine weitere Anzeige beispielsweise im Inneren des Fahrzeugs für den Fall zu aktivieren, dass die Infrarotdiode 14 nicht funktioniert hat, um den Nutzer bzw. Fahrer des Fahrzeugs 1 an den Besuch einer Werkstatt zur Instandsetzung der Betankungsdatenschnittstelle zu erinnern.
-
In der Darstellung der 3 ist eine alternative Ausführungsform des Aufbaus zu erkennen. Diese unterscheidet sich von dem in 2 beschriebenen Aufbau im Wesentlichen nur dadurch, dass an die Stelle der Leuchtdiode 16 eine Kombination aus der Leuchtdiode 16 und einem Lichtleitelement 19 tritt. Dieses Lichtleitelement 19 kann beispielsweise ringförmig ausgestaltet sein, mit einem etwas größeren Durchmesser als der Betankungsanschluss 12. Hierdurch ist eine Beleuchtung der Tankmulde 10 um den Betankungsanschluss 12 herum denkbar, insbesondere so, dass dem Nutzer während des Betankungsvorgangs die sichere und zuverlässige Funktionalität der Infrarotdiode 14 angezeigt werden kann.
-
Darüber hinaus ist es bei beiden Ausgestaltungen auch denkbar, dem Nutzer das Ende des Betankungsvorgangs anzuzeigen, beispielsweise durch eine Veränderung der Farbe des Lichts, durch ein entsprechendes Blinkintervall des Lichts bzw. seine Veränderung oder auch durch ein Erlöschen des Lichts. Entsprechende Szenarien, insbesondere auch unter Hinzunahme verschiedener denkbarer Lichtfarben, sind in der Beschreibung weiter oben ja bereits beschrieben worden.
-
Alles in allem entsteht so ein Aufbau, bei welchem über die LED als optisches Anzeigeelement 16 die Funktion der Infrarotdiode 14 sicher und zuverlässig für den Nutzer des Fahrzeugs 1 dargestellt werden kann, insbesondere so, dass er dies während des Betankungsvorgangs in jedem Fall wahrnimmt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- SAE2799 [0002]
- http://areus.de/files/pdf/RDI_deutsch.pdf [0004]
- SAE2799 [0013]
- SAE J2601 [0019]
- SAE J2799 [0019]
- SAE J2799 [0021]
