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Vorliegende Technologie betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit kryogenem Druckbehälter. Ferner wird ein Fahrzeug, ausgebildet zur Durchführung des Verfahrens offenbart.
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Bei der hier offenbarten Technologie kommt ein Druckbehältersystem in einem Kraftfahrzeug zur Anwendung. Das Druckbehältersystem dient zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigem Kraftstoff. Das Druckbehältersystem kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das mit komprimiertem („Compressed Natural Gas” = CNG) oder verflüssigtem (LNG) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird.
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Ein solches Druckbehältersystem umfasst mindestens einen Druckbehälter. Der Druckbehälter ist, bei der hier betrachteten Technologie, ein kryogener Druckbehälter, wobei in Verbindung mit Wasserstoff auch der Ausdruck „cryo-compressed hydrogen” (= CcH2) geläufig ist. Der kryogene Druckbehälter kann Brennstoff im flüssigen oder überkritischen Aggregatszustand speichern. Als überkritischer Aggregatszustand wird ein thermodynamischer Zustand eines Stoffes bezeichnet, der eine höhere Temperatur und einen höheren Druck als der kritische Punkt aufweist. Der kritische Punkt bezeichnet den thermodynamischen Zustand, bei dem die Dichten von Gas und Flüssigkeit des Stoffes zusammenfallen, dieser also einphasig vorliegt. Während das eine Ende der Dampfdruckkurve in einem p-T-Diagramm durch den Tripelpunkt gekennzeichnet ist, stellt der kritische Punkt das andere Ende dar. Bei Wasserstoff liegt der kritische Punkt bei 33,18 K und 13,0 bar. Ein kryogener Druckbehälter ist insbesondere geeignet, den Brennstoff bei Temperaturen zu speichern, die deutlich unter der Betriebstemperatur (gemeint ist der Temperaturbereich der Fahrzeugumgebung, in dem das Fahrzeug betrieben werden soll) des Kraftfahrzeuges liegen, beispielsweise mind. 50 Kelvin, bevorzugt mindestens 100 Kelvin bzw. mindestens 150 Kelvin unterhalb der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeuges (i. d. R. ca. –40°C bis ca. +85°C). Der Brennstoff kann beispielsweise Wasserstoff sein, der bei Temperaturen von ca. 34 K bis 360 K im kryogenen Druckbehälter gespeichert wird. Der kryogene Druckbehälter kann insbesondere einen Innenbehälter umfassen, der ausgelegt ist für einem nominalen Betriebsdruck (auch nominal working pressure oder NWP genannt) von ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), bevorzugt von ca. 500 barü, und besonders bevorzugt von ca. 700 barü oder mehr. Im Innenbehälter ist der Brennstoff gespeichert. Der Außenbehälter schließt den Druckbehälter bevorzugt nach außen hin ab. Bevorzugt umfasst der kryogene Druckbehälter ein Vakuum mit einem Absolutdruck im Bereich von 10–9 mbar bis 10–1 mbar, ferner bevorzugt von 10–7 mbar bis 10–3 mbar und besonders bevorzugt von ca. 10–5 mbar, dass zumindest bereichsweise zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter in einem evakuierten (Zwischen)Raum bzw. Vakuum angeordnet ist. Die Speicherung bei Temperaturen (knapp) oberhalb des kritischen Punktes hat gegenüber der Speicherung bei Temperaturen unterhalb des kritischen Punktes den Vorteil, dass das Speichermedium einphasig vorliegt. Es gibt also beispielsweise keine Grenzfläche zwischen flüssig und gasförmig.
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Während des Betriebs des Fahrzeugs wird aus dem Druckbehälter Kraftstoff zum Betrieb eines Verbrauchers, insbesondere einer Brennstoffzelle oder eines Verbrennungsmotors, entnommen. Dadurch sinkt der Druck im Druckbehälter und der Kraftstoff expandiert, wodurch im Regelfall die Temperatur im Druckbehälter sinkt bzw. ein zu großer Anstieg der Temperatur verhindert werden kann. Wenn das Fahrzeug jedoch nicht betrieben wird, also während eines Parkvorgangs, fehlt diese Expansionskühlung. Durch den Wärmeeintrag aus der Umgebung in den Drucktank erwärmt sich der Kraftstoff im Drucktank und der Druck steigt an. Der Wärmeeintrag ist dabei abhängig vom Temperaturunterschied zwischen dem Kraftstoff im Drucktank und der Umgebung sowie vom Zustand der Isolierung des Drucktanks. Ein zu hoher Druck im Drucktank wird üblicherweise über entsprechende Sicherheitssysteme abgelassen, was zu einem unnötigen Verbrauch an Kraftstoff führt.
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Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil vorbekannter Lösungen zu verringern oder zu beheben. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Es ist beispielsweise eine Aufgabe, ein Fahrzeug mit einem kryogenen Druckbehälter sicher zu betreiben. Ferner soll bevorzugt ein Liegenbleiben des Fahrzeugs oder das unerwünschte ablassen von Kraftstoff in die Umgebung verringert bzw. vermieden werden. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch das Verfahren bzw. das Fahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
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So ist ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit kryogenem Druckbehälter vorgesehen. Der kryogene Druckbehälter ist beispielsweise ein kryogener Druckbehälter, wie er im einleitenden Teil beschrieben worden ist. Insbesondere ist er geeignet, Kraftstoff, vorzugsweise Wasserstoff, im kryogenen Bereich zu speichern. Der kryogene Bereich ist vorzugsweise als ein Auslegungs- bzw. Betriebstemperaturfenster von ca. 30 K bis ca. 360 K, besonders bevorzugt von ca. 40 K bis 330 K, definiert. Bevorzugt speichert der kryogene Druckbehälter den Kraftstoff in einem Druckbereich von ca. 5 bar bis ca. 1000 bar, bevorzugt von ca. 5 bar bis ca. 700 bar, und besonders bevorzugt von ca. 20 bar bis ca. 350 bar.
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Das hier offenbarte Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- (i) Ermitteln von Temperatur und Druck eines Kraftstoffs im Druckbehälter zu einer ersten Zeit. (ii) Nach einem gewissen Zeitraum erfolgt ein Ermitteln von Temperatur und Druck des Kraftstoffs im Druckbehälter zu einer zweiten Zeit. Der Zeitraum ist dabei als Differenz zwischen der ersten Zeit und der zweiten Zeit definiert. (iii) In diesem Zeitraum wird ein Massenstrom des Kraftstoffs aus dem Druckbehälter ermittelt. Eine Entnahme von Kraftstoff aus dem Druckbehälter ist dabei als Massenstrom mit negativem Vorzeichen definiert. Ein Einfüllen von Kraftstoff in den Druckbehälter ist als Massenstrom mit positivem Vorzeichen definiert. Im Rahmen der hier offenbarten Technologie ist jedoch in erster Linie der Massenstrom vom Druckbehälter zum Verbraucher, insbesondere Brennstoffzelle oder Verbrennungsmotor, relevant, sodass stets von einem aus dem Druckbehälter kommenden Massenstrom gesprochen wird.
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Die Ermittlung der Temperatur erfolgt vorzugsweise mittels eines Sensors. Der Sensor kann sich dabei in der Wandung des Druckbehälters oder im Innenbehälter des Druckbehälters befinden. Die Ermittlung des Drucks erfolgt entweder im Innenbehälter oder an einer entsprechenden kraftstoffführenden Komponente die mit dem Innenbehälter des Druckbehälters verbunden ist.
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Die Ermittlung des Massenstroms vom Druckbehälter in den Verbraucher erfolgt dabei vorzugsweise durch entsprechende Messungen in oder an den kraftstoffführenden Komponenten des Druckbehälters, des Verbrauchers und/oder zwischen Druckbehälter und Verbraucher. Zusätzlich oder alternativ ist es bevorzugt vorgesehen, den Massenstrom indirekt zu ermitteln, beispielsweise basierend auf der abgegebenen elektrischen oder mechanischen Arbeit unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades, insbesondre basierend auf der Leistung des Verbrauchers. Zusätzlich oder alternativ ist bevorzugt vorgesehen, basierend auf einer Dichteänderung den Massenstrom zu ermitteln.
- (iv) Im nächsten Schritt erfolgt ein Berechnen des Wärmeeintrags. Der Wärmeeintrag erfolgt dabei von der Umgebung des Fahrzeugs, durch die Isolierung des Druckbehälters hindurch, in den Innenbehälter des Druckbehälters und somit in den Kraftstoff. Das Berechnen des Wärmeeintrags erfolgt dabei vorzugsweise basierend auf folgender Formel: δQ/δt·dt = U(t + dt) – U(t) + δm/δt·h(t)·dt (Formel I).
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t steht dabei für die Zeit zu der Temperatur und Druck ermittelt werden. Zur Zeit t + dt erfolgt eine weitere Ermittlung von Temperatur und Druck.
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Dementsprechend steht dt für den Zeitraum zwischen t und dt. Die weiteren Variablen haben folgende Bedeutung:
- δQ/δt:
- Wärmeeintrag in den im Druckbehälter befindlichen Kraftstoff, insbesondere in [Joule/Sekunde] bzw. [Watt];
- U:
- innere Energie des im Druckbehälter befindlichen Kraftstoffs, insbesondere in [Joule];
- δm/δt:
- Massenstrom des Kraftstoffs aus dem Druckbehälter, insbesondere in [Kilogramm/Sekunde];
- h:
- spezifische Enthalpie des Kraftstoffs, insbesondere in [Joule/Kilogramm];
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Die innere Energie U sowie die spezifische Enthalpie h des Kraftstoff werden vorzugweise anhand hinterlegter Kennfelder ermittelt. Das Kennfeld für die innere Energie U berücksichtigt insbesondere die Abhängigkeit der inneren Energie U von Temperatur, Entropie, Druck und Volumen. Das Kennfeld für die Bestimmung der spezifischen Enthalpie h des Massenstroms berücksichtigt vorzugsweise die Abhängigkeit der Enthalpie h von innerer Energie, Druck und Volumen.
- (v) Nach der Berechnung des Wärmeeintrags erfolgt eine Ausgabe des berechneten Wärmeeintrags und/oder eines basierend auf dem Wärmeeintrag berechneten weiteren Werts. Wie noch genauer beschrieben wird, kann dieser „weitere Wert” ein Prognosewert für den Druckbehälter sein. Der Prognosewert kann eine verlustfreie Parkdauer für das Fahrzeug angeben, während derer keine oder nur eine vordefinierte geringe Menge an Kraftstoff an die Umgebung abgelassen werden muss. Die Ausgabe des berechneten Wärmeeintrags bzw. des daraus ermittelten weiteren Werts erfolgt an den Fahrer und/oder das Fahrzeug und/oder eine Recheneinheit außerhalb des Fahrzeugs.
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Die Ausgabe an den Fahrer erfolgt vorzugsweise optisch, haptisch oder akustisch. Bei der Ausgabe an das Fahrzeug selbst, wird der entsprechende Wert im Fahrzeug (unmittelbar oder nach einer Zwischenspeicherung) zur Ansteuerung weiterer Fahrzeugkomponenten verwendet. Ferner ist es bevorzugt vorgesehen, den entsprechenden Wert über eine drahtlose Verbindung an eine Recheneinheit außerhalb des Fahrzeugs zu senden. Sowohl im Fahrzeug als auch in der externen Recheneinheit kann der berechnete Wärmeeintrag vorzugsweise dazu genutzt werden, um das Nutzungsverhalten des Fahrzeugs zu studieren und/oder sicherheitskritische Zustände zu erkennen.
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Ferner kann basierend auf dem berechneten Wärmeeintrag, gegebenenfalls in Kombination mit weiteren Daten, der Zustand der Isolierung des Druckbehälters ermittelt werden. Dies ist beispielsweise möglich, wenn man den berechneten Wärmeeintrag in Verbindung setzt mit Druck und Temperatur im Druckbehälter und der Umgebungstemperatur.
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Insbesondere ist vorgesehen, basierend auf dem berechneten Wärmeeintrag ein Versagen der Isolationsfunktion auch ohne Vakuumüberwachung durch Sensoren während des Betriebes zu erkennen. Ein z. B. separater Vakuumdrucksensor wird dadurch überflüssig.
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Vorzugsweise erfolgt die Berechnung des Wärmeeintrags zumindest teilweise in einem im Fahrzeug befindlichen Steuergerät. Der Einfachheit halber wird im Rahmen vorliegender Technologie stets von einem Steuergerät gesprochen. Dieses „Steuergerät” kann jedoch auch mehrere einzelne Steuergeräte enthalten, die im Fahrzeug entsprechend miteinander vernetzt sind.
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Gemäß einer bevorzugten Variante ist vorgesehen, dass die vollständige Berechnung des Wärmeeintrags sowie die Ermittlung der inneren Energie U im Druckbehälter und der spezifischen Enthalpie h des Massenstroms in einem im Fahrzeug befindlichen Steuergerät durchgeführt werden. Insbesondere befinden sich dabei die oben beschriebenen Kennfelder für die Ermittlung der inneren Energie U und der spezifischen Enthalpie h in diesem Steuergerät.
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Gemäß einer alternativ bevorzugten Variante erfolgt die Ermittlung der inneren Energie U und/oder der spezifischen Enthalpie h zumindest teilweise außerhalb des Fahrzeugs. Hierzu ist das Steuergerät dazu ausgebildet, um entsprechende Daten drahtlos an eine außerhalb des Fahrzeugs befindliche Recheneinheit zu senden und entsprechende Werte drahtlos zu empfangen.
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In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, dass der Massenstrom im Zeitraum dt mehrmals ermittelt wird und über den Zeitraum dt ein gemittelter Massenstrom errechnet wird. Dadurch ist keine kontinuierliche Ermittlung des Massenstroms nötig. Für die Berechnung des Wärmeeintrags wird dann der gemittelte Massenstrom verwendet.
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In bevorzugter Ausführung wird nach dem Berechnen des Wärmeeintrags ein Prognosewert für den Druckbehälter ermittelt. Mittels dieses Prognosewerts kann ein zukünftiger Zustand des Druckbehälters näherungsweise ermittelt werden. Dies ist möglich, indem der Prognosewert auf dem Wärmeeintrag bzw. einem zeitlichen Verlauf des Wärmeeintrags und auf zumindest einer Druckbehälterzustandsgröße basiert. Die Druckbehälterzustandsgröße ist insbesondere die Temperatur oder der Druck im Druckbehälter.
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Bei dieser Ermittlung des Prognosewerts wird beispielsweise berücksichtigt, dass der Wärmeeintrag abhängig ist vom aktuellen Zustand der Isolation des Druckbehälters. So kann beispielsweise die Annahme getroffen werden, dass ein aktuell berechneter Wärmeeintrag beim Abstellen des Fahrzeugs auch für die nächsten Stunden und Tage konstant bleibt bzw. sich in Abhängigkeit von Außentemperatur und Temperatur im Druckbehälter vorhersehbar verändert. Folglich können, ausgehend von aktuellen Druckbehälterzustandsgrößen (Temperatur und Druck), zukünftige Druckbehälterzustandsgrößen basierend auf dem Wärmeeintrag berechnet werden.
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Wie Eingangs beschrieben, führt der entsprechende Massenstrom vom Druckbehälter in den Verbraucher (Brennstoffzelle oder Verbrennungsmotor) zu einer Expansionskühlung im Druckbehälter. Bei einem Parkvorgang des Fahrzeugs erfolgt jedoch über längere Zeit kein Massenstrom in den Verbraucher und der Kraftstoff im Druckbehälter erwärmt sich aufgrund des Wärmeeintrags. So kann es insbesondere während des Parkvorgangs dazu kommen, dass zur Druckentlastung Kraftstoff aus dem Druckbehälter in die Umgebung abgelassen werden muss. Deshalb ist bevorzugt vorgesehen, dass der Prognosewert quantitativ und/oder qualitativ eine verlustfreie Parkdauer für das Fahrzeug angibt. Diese „verlustfreie Parkdauer” gibt an, wie lang das Fahrzeug abgestellt werden kann, wobei der Druckbehälter während dieser Parkdauer nicht oder nur in einem vordefinierten Maße druckentlastet werden muss.
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Wie bereits beschrieben, können zukünftige Druckbehälterzustandsgrößen basierend auf dem Wärmeeintrag berechnet werden. So kann beispielsweise errechnet werden, ab warm ein kritischer Druck im Druckbehälter erreicht wird. Diese wiederum ermöglicht die Ermittlung der „verlustfreien Parkdauer”.
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Folglich wird die hier offenbarte Technologie insbesondere während des Betriebs des Fahrzeugs eingesetzt, sodass zum Ende der Fahrt der aktuelle Wärmeeintrag zur Verfügung steht. Deshalb ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Zeitraum dt so gewählt wird, dass im Zeitraum dt zumindest zeitweise der Massenstrom des Kraftstoffs zum Betrieb des Verbrauchers erfolgt.
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In einer bevorzugten Variante beträgt der Zeitraum dt zumindest 1 Minute, vorzugsweise zumindest 5 Minuten, besonders vorzugsweise zumindest 30 Minuten. Dabei kann der Zeitraum dt auch mehrere Stunden betragen. Bei diesem relativ langen Zeitraum kann für die Berechnung des Wärmeeintrags lediglich ein Zeitraum mit entsprechender Messung von Temperatur und Druck am Anfang und am Ende des Zeitraums verwendet werden. Allerdings ist auch bevorzugt vorgesehen, während einer Fahrt den Wärmeeintrag mehrmals zu berechnen, wobei die einzelnen Zeiträume dt direkt aneinander angrenzen können oder voneinander beabstandet sein können.
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In einer alternativ bevorzugten Variante ist der Zeitraum dt sehr kurz, insbesondere im Bereich weniger Sekunden. So beträgt der Zeitraum dt hier vorzugsweise maximal 10 Sekunden. Dabei werden eine Vielzahl an Zeiträumen dt aneinandergereiht. Jeweils am Anfang und am Ende des einzelnen Zeitraums dt erfolgt die Ermittlung von Temperatur und Druck. Da die Zeiträume sehr kurz sind, reicht vorzugsweise eine singuläre Ermittlung des Massenstroms im jeweiligen Zeitraum dt aus. Für jeden Zeitraum dt wird der Wärmeeintrag berechnet. Die Vielzahl der berechneten Wärmeeinträge können beispielsweise gemittelt werden und/oder für einen zeitlichen Verlauf der Wärmeeinträge genutzt werden.
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Die hier offenbarte Technologie umfasst ferner ein Fahrzeug. Das Fahrzeug ist zur Durchführung des soeben beschriebenen Verfahrens ausgebildet. Das Fahrzeug umfasst den bereits beschriebenen kryogenen Druckbehälter. Ferner umfasst das Fahrzeug eine Erfassungseinheit, eine Berechnungseinheit und eine Ausgabeeinheit. Diese drei Einheiten können insbesondere in einem Steuergerät des Fahrzeugs zusammengefasst sein. Mittels der Erfassungseinheit erfolgt die Ermittlung von Temperatur und Druck des Kraftstoffs im Druckbehälter sowie die Ermittlung des Massenstroms des Kraftstoffes aus dem Druckbehälter. Zur Ermittlung von Temperatur und Druck ist die Erfassungseinheit insbesondere mit entsprechenden Sensoren in oder am Druckbehälter verbunden. Wie bereits beschrieben, kann der Massenstrom auf unterschiedliche Arten ermittelt werden.
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In der Berechnungseinheit erfolgt die bereits beschriebene Berechnung des Wärmeeintrags, vorzugsweise basierend auf der Formel I. Ferner ist vorgesehen, dass die Berechnungseinheit über eine drahtlose Verbindung mit einer fahrzeugexternen Recheneinheit verbunden ist, um in der fahrzeugexternen Recheneinheit die Berechnung vollständig oder teilweise durchzuführen.
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Die Ausgabeeinheit dient zur Ausgabe des berechneten Wärmeeintrags bzw. des daraus berechneten weiteren Werts. Hierzu ist die Ausgabeeinheit beispielsweise mit der Instrumententafel des Fahrzeugs verbunden, um dem Fahrer die Ausgabe beispielsweise optisch zur Verfügung zu stellen. Ferner ist vorgesehen, dass die Ausgabeeinheit mit weiteren Steuergeräten des Fahrzeugs verbunden ist und/oder über eine drahtlose Verbindung mit einer fahrzeugexternen Recheneinheit verbunden ist.
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Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, ausgebildet zur Durchführung des Verfahrens, und
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2 ein Diagramm zur Erläuterung der hier offenbarte Technologie.
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1 zeigt in schematisch vereinfachter Ansicht ein Fahrzeug 1 zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens. Das Fahrzeug 1 umfasst einen kryogenen Druckbehälter 2. Der kryogene Druckbehälter 2 umfasst einen Innenbehälter 5 zur Aufnahme des Kraftstoffs, insbesondere Wasserstoff. Der Innenbehälter 5 ist von einer Isolierung 6 umgeben. Von der Umgebung, durch die Isolierung 6 hindurch erfolgt ein Wärmeeintrag 8 in den Innenbehälter 5 bzw. in den Kraftstoff im Innenbehälter 5.
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Ferner umfasst das Fahrzeug 1 einen Verbraucher 3, insbesondere ausgebildet als Brennstoffzellensystem oder Verbrennungsmotor. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Massenstrom 4 des Kraftstoffs vom Innenbehälter 5 zum Verbraucher 3.
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Des Weiteren umfasst das Fahrzeug ein Steuergerät 100. In dem Steuergerät 100 befinden sich eine Erfassungseinheit 101, eine Berechnungseinheit 102 und eine Ausgabeeinheit 103.
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Ein Sensor 7 oder mehrere Sensoren 7 übermitteln entsprechende Daten über Druck p und Temperatur T des Kraftstoffs im kryogenen Druckbehälter 2 an die Erfassungseinheit 101. Des Weiteren erfasst die Erfassungseinheit 101 den Massenstrom 4. Dies erfolgt beispielsweise durch die Auswertung entsprechender Daten des Verbrauchers 3.
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In der Berechnungseinheit 102, wird basierend auf dem Massenstrom 4, der Temperatur T und dem Druck p, gemäß oben beschriebener Formel I, der Wärmeeintrag 8 berechnet.
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In der Ausgabeeinheit 103 erfolgt eine Ausgabe des berechneten Wärmeeintrags 8 an den Fahrer, das Fahrzeug und/oder eine außerhalb des Fahrzeugs befindliche Recheneinheit.
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Zusätzlich oder alternativ kann in der Ausgabeeinheit 103 basierend auf dem berechneten Wärmeeintrag 8 ein weiterer Wert ermittelt werden. Dieser „weitere Wert” ist insbesondere ein Prognosewert für den Druckbehälter 2. Wie bereits beschrieben, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Prognosewert quantitativ und/oder qualitativ die verlustfreie Parkdauer für das Fahrzeug angibt. Insbesondere wird dieser Prognosewert angezeigt, wenn der Betrieb des Fahrzeugs 1 beendet wird bzw. ein Parkvorgang eingeleitet wird.
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2 erläutert die hier offenbarte Technologie anhand eines Diagramms. Dabei ist auf der horizontalen Achse die Temperatur T des Kraftstoffs im Druckbehälter 2 aufgetragen. Die vertikale Achse zeigt den Druck p des Kraftstoffs im Druckbehälter 2. Bezugszeichen 11 zeigt einen idealen Entnahmepfad des Kraftstoffs aus dem Druckbehälter 2 von der Zeit t über den Zeitraum dt bis zur Zeit t + dt. Über diesen idealen Entnahmepfad 11 erfolgt kein Wärmeeintrag 8 und es wird somit von einer idealen Isolierung 6 des Druckbehälters 2 ausgegangen.
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Bezugszeichen 12 zeigt den realen Entnahmepfad unter Berücksichtigung des Wärmeeintrags 8. Mit fortdauernder Entnahme und somit fortdauerndem Massenstrom 4 weicht die reale Temperatur T des realen Entnahmepfads 12 von der theoretisch angenommenen Temperatur T des idealen Entnahmepfad 11 ab.
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Das Diagramm in 2 zeigt das beispielhafte Ergebnis einer Vielzahl an Versuchen. Diese Versuche haben gezeigt, dass der Wärmeeintrag 8 einen signifikanten Einfluss auf Druck und Temperatur im Druckbehälter 2 hat. Folglich ist es von entscheidender Bedeutung, den stets aktuellen Wärmeeintrag 8 möglichst genau zu ermitteln. Der zukünftige Zustand des Druckbehälters 2, insbesondere hinsichtlich Druck und Temperatur, kann entweder direkt basierend auf diesem aktuellen Wärmeeintrag 8 abgeschätzt werden, oder es können Prognosewerte basierend auf dem Wärmeeintrag 8 ermittelt werden.
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Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Druckbehälter
- 3
- Verbraucher, insbesondere Brennstoffzellensystem oder Verbrennungsmotor
- 4
- Massenstrom
- 5
- Innenbehälter
- 6
- Isolierung
- 7
- Sensoren
- 8
- Wärmeeintrag
- 11
- idealer Entnahmepfad
- 12
- realer Entnahmepfad
- 100
- Steuergerät
- 101
- Erfassungseinheit
- 102
- Berechnungseinheit
- 103
- Ausgabeeinheit
