DE102017201339A1 - Sensor-Modul und Ventil für einen Drucktank - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Sensor-Modul (210) für ein Drucktank-Ventil (115) eines Drucktanks (110) beschrieben. Das Sensor-Modul (210) umfasst einen Modulkörper (216), der ausgebildet ist, in einer Öffnung (202) an einer äußeren Stirnseite eines Ventilkörpers (201) des Drucktank-Ventils (115) fixiert zu werden. Außerdem umfasst das Sensor-Modul (210) einen Schaft (211), der an dem Modulkörper (216) fixiert ist und der sich in einem eingebauten Zustand des Sensor-Moduls (210) von dem Modulkörper (216) in Richtung eines Hohlraums des Drucktanks (110) erstreckt. Das Sensor-Modul (210) umfasst ferner zumindest einen am Schaft (211) angeordneten Sensor (212) zur Erfassung von Messinformation bezüglich einer Eigenschaft eines im Hohlraum des Drucktanks (110) befindlichen Mediums. Des Weiteren umfasst das Sensor-Modul (210) eine an einer äußeren Stirnseite des Modulkörpers (216) angeordnete Schnittstelleneinheit (220) zur Bereitstellung von Sensorinformation, die von der Messinformation abhängt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Sensor-Modul für ein Ventil für einen Drucktank, insbesondere für einen Wasserstoff-Drucktank.
  • Ein Straßenkraftfahrzeug kann eine Brennstoffzelle aufweisen, die auf Basis eines Brennstoffs wie z.B. Wasserstoff elektrische Energie für den Betrieb, insbesondere für den Antrieb, des Fahrzeugs generiert. Der Brennstoff kann in einem oder mehreren Drucktanks des Fahrzeugs gespeichert werden, wobei ein Drucktank Wände aufweist, die einen Hohlraum zur Aufnahme des Brennstoffs umschließen. Der Brennstoff kann über ein Ventil aus dem Drucktank zu der Brennstoffzelle des Fahrzeugs geführt werden. Des Weiteren kann für eine Betankung des Drucktanks Brennstoff über das Ventil in den Drucktank gefüllt werden. Das Ventil kann dabei mittels eines Gewindes in eine Wand, insbesondere in ein Endstück, des Drucktanks eingeschraubt sein.
  • Zur Überwachung des Zustands des Brennstoffs in einem Drucktank, z.B. während der Betankung des Drucktanks und/oder während des Betriebs des Drucktanks, kann ein Temperatursensor an dem Ventil des Drucktanks angeordnet sein. Der Temperatursensor sollte dabei typischerweise an der dem Hohlraum des Drucktanks zugewandten Seite des Ventils angeordnet sein, während Leitungen zur Bereitstellung der Sensordaten typischerweise zu der Außenseite des Ventils geführt werden müssen. Der Verbau eines Temperatursensors an einem Ventil für einen Drucktank kann somit mit einem relativ hohen Aufwand verbunden sein.
  • Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein Ventil für einen Druckbank bereitzustellen, das die kosteneffektive, flexible und zuverlässige Bereitstellung von Sensordaten ermöglicht. Dabei soll insbesondere ein flexibler Austausch eines Sensors ermöglicht werden.
  • Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
  • Gemäß einem Aspekt wird ein Sensor-Modul für ein Drucktank-Ventil eines Drucktanks beschrieben. Der Drucktank kann ausgebildet sein, um ein unter Druck befindliches Medium (insbesondere einen Brennstoff) aufzunehmen. Das Medium kann über das Ventil in den Drucktank gefüllt bzw. über das Ventil aus dem Drucktank entnommen werden. Das Ventil kann an einem Endstück des Drucktanks fixiert sein, z.B. in ein Gewinde des Endstücks eingeschraubt sein.
  • Das Sensor-Modul umfasst einen Modulkörper, der ausgebildet ist, in einer Öffnung (insbesondere in einer Bohrung) an einer äußeren Stirnseite eines Ventilkörpers des Drucktank-Ventils fixiert zu werden. Dabei befindet sich die äußere Stirnseite des Ventilkörpers im eingebauten Zustand des Drucktank-Ventils außerhalb des Drucktanks. Des Weiteren umfasst das Sensor-Modul einen Schaft bzw. einen Steg bzw. einen Stiel bzw. einen Stift, der an dem Modulkörper fixiert ist und der sich im eingebauten Zustand des Sensor-Moduls von dem Modulkörper in Richtung des Hohlraums des Drucktanks erstreckt.
  • Das Sensor-Modul kann die Form einer Schaube bzw. eines Nagels aufweisen, wobei der Modulkörper dem Schraubenkopf bzw. dem Nagelkopf entspricht und wobei der Schaft dem Stift einer Schraube bzw. eines Nagels entspricht. Das Sensor-Modul kann als ein zusammenhängendes, von dem Drucktank-Ventil separates, Bauteil aus Modulkörper und Schaft ausgebildet sein. Das Sensor-Modul kann dabei derart ausgebildet sein, dass es als zusammenhängendes Bauteil in der Öffnung des Ventilkörpers fixiert werden kann (z.B. mittels einer Schraubverbindung). Dazu kann zunächst der Schaft des Sensor-Moduls durch die Öffnung (in den Hohlraum des Drucktanks) geführt werden, bevor der Modulkörper in der Öffnung des Ventilkörpers fixiert wird.
  • Das Sensor-Modul umfasst weiter zumindest einen am Schaft angeordneten Sensor zur Erfassung von Messinformation bezüglich einer Eigenschaft eines im Hohlraum des Drucktanks befindlichen Mediums (z.B. eines Brennstoffs wie Wasserstoff). Der Sensor kann einen Temperatursensor und insbesondere einen temperaturabhängigen Mess-Widerstand umfassen.
  • Außerdem kann das Sensor-Modul eine an einer äußeren Stirnseite des Modulkörpers angeordnete Schnittstelleneinheit (z.B. einen Stecker oder eine Buchse) zur Bereitstellung von Sensorinformation umfassen, wobei die Sensorinformation von der Messinformation abhängt. Beispielsweise kann direkt die Messinformation der ein oder mehreren Sensoren an der Schnittstelleneinheit als Sensorinformation bereitgestellt werden. Alternativ kann von der Messinformation abgeleitete Sensorinformation bereitgestellt werden.
  • Dabei befindet sich die äußere Stirnseite des Modulkörpers im eingebauten Zustand des Sensor-Moduls außerhalb des Drucktanks. Insbesondere kann sich die äußere Stirnseite des Modulkörpers im eingebauten Zustand des Sensor-Moduls an der äußeren Stirnseite des Ventilkörpers befinden. Beispielsweise können im eingebauten Zustand des Sensor-Moduls die äußere Stirnseite des Modulkörpers und die äußeren Stirnseite des Ventilkörpers eine gemeinsame äußere Stirnfläche des Drucktank-Ventils bilden.
  • Es kann somit ein Sensor-Modul bereitgestellt werden, das als zusammenhängendes Bauteil in ein Drucktank-Ventil eingebaut (und ggf. ausgetauscht) werden kann, um Sensorinformation in Bezug auf ein oder mehrere Eigenschaften eines in dem Drucktank enthaltenen Mediums zu erfassen. Durch die Verwendung eines zusammenhängenden Bauteils, das ggf. von außen in ein bereits eingebautes Drucktank-Ventil eingesetzt werden kann, können die Kosten eines Drucktank-Ventils reduziert werden.
  • Das Sensor-Modul kann eine Verarbeitungseinheit (z.B. eine integrierte Schaltung mit einem Prozessor) umfassen, die eingerichtet ist, die Messinformation in digitale Messdaten zu überführen und an der Schnittstelleneinheit als Sensorinformation bereitzustellen. Insbesondere kann die Verarbeitungseinheit zu diesem Zweck einen Analog-zu-Digital Wandler umfassen. Durch die Verarbeitung der Messinformation in unmittelbarer Nähe zu den ein oder mehreren Sensoren kann die Güte der Messungen der ein oder mehreren Eigenschaften des Mediums erhöht werden.
  • Das Sensor-Modul kann ein oder mehrere elektrische Leitungen umfassen, die sich von dem Sensor entlang des Schafts zu dem Modulkörper erstrecken. Die Messinformation kann über die ein oder mehreren elektrischen Leitungen zu der Verarbeitungseinheit übertragen werden. Beispielsweise kann Strom durch einen Mess-Widerstand über die Leitungen zwischen Sensor und Verarbeitungseinheit geleitet werden. Die Messinformation kann dann in der Verarbeitungseinheit verarbeitet werden. So kann eine zuverlässige Übertragung von Messinformation von den ein oder mehreren Sensoren zu der Schnittstelleneinheit bewirkt werden.
  • Die Schnittstelleneinheit kann eine Verbindung zu einem Daten-Bus, insbesondere zu einem LIN-Bus oder zu einem CAN-Bus, ermöglichen. So wird eine effiziente Anbindung an ein Steuergerät zur Nutzung der Sensorinformation ermöglicht (z.B. in einem Fahrzeug).
  • Der Modulkörper des Sensor-Moduls kann ausgebildet sein, trennbar in der Öffnung des Ventilkörpers fixiert zu werden. Insbesondere kann der Modulkörper ein Gewinde aufweisen, das in ein entsprechendes Gewinde der Öffnung eingeschraubt werden kann. So kann ein effizienter Einbau bzw. Austausch des Sensor-Moduls ermöglicht werden.
  • Der Schaft des Sensor-Moduls kann ein dem Modulkörper zugewandtes Ende und ein von dem Modulkörper abgewandtes Ende aufweisen. Dabei kann der Schaft derart lang sein, dass das abgewandte Ende im eingebauten Zustand des Sensor-Moduls über das Drucktank-Ventil hinaus in den Hohlraum des Drucktanks hinein ragt. Der Sensor kann näher zu dem abgewandten Ende als zu dem zugewandten Ende angeordnet sein. Insbesondere kann der Sensor direkt an dem abgewandten Ende angeordnet sein. So wird eine zuverlässige Ermittlung von Messinformation bezüglich einer Eigenschaft des Mediums in einem Drucktank ermöglicht.
  • Der Modulkörper kann derart ausgebildet sein, dass der Modulkörper mit der Öffnung in dem Ventilkörper eine Dichtstelle für das im Drucktank befindliche Medium bildet. Zu diesem Zweck kann der Modulkörper derart geformt sein, dass sich der Modulkörper im eingebauten Zustand des Sensor-Moduls, insbesondere stufenweise, in Richtung des Hohlraums des Drucktanks verjüngt. In entsprechender Weise kann sich auch die Öffnung des Ventilkörpers in Richtung des Hohlraums des Drucktanks verjüngen. So kann in zuverlässiger Weise eine Dichtstelle an der Schnittstelle zwischen Modulkörper und Ventilkörper bereitgestellt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Drucktank-Ventil für einen Drucktank beschrieben. Das Drucktank-Ventil umfasst einen Ventilkörper, der ausgebildet ist, an einem Endstück des Drucktanks, insbesondere durch Verschrauben, fixiert zu werden. Der Ventilkörper weist eine Öffnung (insbesondere eine Bohrung) auf, die sich im eingebauten Zustand des Drucktank-Ventils von der äußeren Stirnseite des Ventilkörpers außerhalb des Drucktanks bis zu einer inneren Stirnseite des Ventilkörpers innerhalb des Drucktanks erstreckt. Über die Öffnung des Ventilkörpers könnte ein Medium (insbesondere ein Brennstoff) aus dem Drucktank entweichen.
  • Das Drucktank-Ventil umfasst ferner ein in diesem Dokument beschriebenes Sensor-Modul. Das Sensor-Modul kann (als zusammenhängendes Bauteil) in die Öffnung des Ventilkörpers eingeführt werden und dort fixiert werden, um eine Sensierung von ein oder mehreren Eigenschaften des im Drucktank gespeicherten Mediums zu ermöglichen. Dabei wird die Öffnung des Ventilkörpers durch das Sensor-Modul abgedichtet. Es wird somit ein Drucktank-Ventil mit einem flexibel austauschbaren Sensor-Modul bereitgestellt.
  • Die Öffnung, insbesondere die Bohrung, kann derart zentriert im Ventilkörper angeordnet sein, dass die Öffnung im eingebauten Zustand des Drucktank-Ventils einen substantiell gleichmäßigen Abstand zu dem Endstück des Drucktanks aufweist. Durch die Bereitstellung einer (einzigen) zentrierten Öffnung wird die Stabilität des Drucktank-Ventils erhöht.
  • Das Drucktank-Ventil kann eine Zufuhr-Bohrung und/oder eine Entnahme-Bohrung umfassen, die mit der Öffnung verbunden sind, so dass über die Zuführ-Bohrung das Medium in den Drucktank gefüllt und/oder über die Entnahme-Bohrung das Medium aus dem Drucktank entnommen werden kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (insbesondere ein Straßenkraftfahrzeug z.B. ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen) beschrieben, das das in diesem Dokument beschriebene Drucktank-Ventil umfasst.
  • Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
    • 1 eine beispielhafte Drucktank-Anordnung;
    • 2a einen beispielhaften Aufbau eines Drucktank-Ventils; und
    • 2b die äußere Stirnseite eines beispielhaften Drucktank-Ventils.
  • Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit einem Ventil für einen Drucktank bzw. für einen Druckbehälter. Dabei befasst sich das vorliegende Dokument insbesondere mit einem Druckbehältersystem (insbesondere einem compressed hydrogen storage system (=CHS-System)) für ein Kraftfahrzeug. Das Druckbehältersystem dient zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigen Kraftstoff bzw. Brennstoff. 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.
  • Ein solches Druckbehältersystem umfasst mindestens einen Druckbehälter bzw. Drucktank. Der Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter (= CcH2) oder ein Hochdruckgasbehälter (= CGH2) sein.
  • Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, im Wesentlichen bei Umgebungstemperaturen Brennstoff dauerhaft bei einem nominalen Betriebsdruck (auch nominal working pressure oder NWP genannt) von ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), ferner bevorzugt von ca. 700 barü oder mehr zu speichern. Ein kryogener Druckbehälter ist geeignet, den Brennstoff bzw. Kraftstoff bei den vorgenannten Betriebsdrücken auch bei Temperaturen zu speichern, die deutlich unter der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeuges liegen.
  • 1 zeigt eine beispielhafte Drucktank-Anordnung 100 mit einem ersten Drucktank bzw. Druckbehälter 110 und einem zweiten Drucktank 120, die dazu verwendet werden können, Kraftstoff (insbesondere Wasserstoff) für einen Kraftstoff-Verbraucher (z.B. eine Brennstoffzelle) 101 eines Fahrzeugs bereitzustellen. Die Drucktanks 110, 120 sind über Leitungen 112, 122 mit dem Kraftstoff-Verbraucher 101 verbunden.
  • Die Drucktanks 110, 120 können an den Stirnseiten Endstücke 111, 114 bzw. 121, 124 aufweisen, die bei der Herstellung der Drucktanks 110, 120 zum Halten der Drucktanks 110, 120 verwendet werden können. Des Weiteren kann an den Endstücken 111, 121 eine Öffnung bereitgestellt werden, durch die Kraftstoff aus einem Drucktank 110, 120 geführt werden kann (z.B. über ein Ventil 115, 125 zu einer Leitung 112, 122). An einer Öffnung eines Drucktanks 110, 120 kann auch eine Druckentlastungsvorrichtung 113, 123 angeordnet werden, die bei Vorliegen einer bestimmten Auslösebedingung (z.B. bei Vorliegen einer bestimmten Temperatur) auslösen kann, um Kraftstoff aus dem Drucktank 110, 120 in die Umgebung des Drucktanks 110, 120 abzulassen, und um so den Druck in dem Drucktank 110, 120 zu reduzieren.
  • Ein Drucktank 110, 120 (auch als Druckbehälter bezeichnet) kann einen Liner umfassen. Der Liner bildet den Hohlkörper aus, in dem der Brennstoff gespeichert ist. Der Liner kann beispielsweise aus Aluminium oder Stahl oder aus deren Legierungen hergestellt sein. Ferner bevorzugt kann der Liner aus einem Kunststoff hergestellt sein. Es kann ebenso auch ein linerloser Druckbehälter 110, 120 vorgesehen sein.
  • Ein Druckbehälter 110, 120 umfasst typischerweise mindestens eine faserverstärkte Schicht. Die faserverstärkte Schicht kann einen Liner zumindest bereichsweise bevorzugt vollständig umgeben. Die faserverstärkte Schicht wird oft auch als Laminat bzw. Ummantelung oder Armierung bezeichnet. In diesem Dokument wird meistens der Begriff „faserverstärkte Schicht“ oder „Schicht(en) mit Fasern“ verwendet. Als faserverstärkte Schicht kommen i.d.R. faserverstärkte Kunststoffe (auch FVK bzw. FKV abgekürzt) zum Einsatz, bspw. kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) und/oder glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK). Eine faserverstärkte Schicht umfasst zweckmäßig in einer Kunststoffmatrix eingebettete Verstärkungsfasern. Insbesondere Matrixmaterial, Art und Anteil an Verstärkungsfasern sowie deren Orientierung können variiert werden, damit sich die gewünschten mechanischen und/oder chemischen Eigenschaften einstellen. Bevorzugt werden Endlosfasern als Verstärkungsfasern eingesetzt, die durch Wickeln und/oder Flechten aufgebracht werden können. Eine faserverstärkte Schicht weist i.d.R. mehrere Schichtlagen bzw. mehrere (Teil-)Schichten auf.
  • An einem Endstück 111, 121 weist ein Drucktank 110, 120 typischerweise ein Ventil 115, 125 auf, über das Brennstoff in den Drucktank 110, 120 gefüllt bzw. aus dem Drucktank 110, 120 entnommen werden kann. 2a zeigt ein beispielhaftes Ventil 115, das z.B. über ein Gewinde 205 in das Endstück 111 eines Drucktanks 110 geschraubt werden kann. Insbesondere kann dabei das Ventil 115 derart an dem Endstück 111 angeordnet werden, dass an der Schnittstelle zwischen Ventil 115 und Endstück 111 kein (gasförmiger) Brennstoff aus dem Drucktank 110 entweichen kann.
  • Das Ventil 115 umfasst einen Ventilkörper 201, in dem ein oder mehrere Bohrungen 202, 203, 204 für die Zufuhr bzw. für die Entnahme von Brennstoff vorgesehen sind. Insbesondere kann das Ventil 115 eine Zufuhr-Bohrung 203 aufweisen, über die Brennstoff in den Drucktank 110 gefüllt werden kann. Des Weiteren kann das Ventil 115 eine Entnahme-Bohrung 204 aufweisen, über die Brennstoff aus dem Drucktank 110 entnommen werden kann. Die Zufuhr-Bohrung 203 und die Entnahme-Bohrung 204 können sich, wie in 2a dargestellt, senkrecht bzw. schräg zu der Einbaurichtung 230 des Ventils 115 erstrecken. Des Weiteren können die Zufuhr-Bohrung 203 und die Entnahme-Bohrung 204 mit einer Zentral-Bohrung 202 verbunden sein, die sich entlang der Einbaurichtung 230 des Ventils 115 in den Drucktank 110 hinein erstreckt.
  • Das Ventil 115 umfasst weiter ein Sensor-Modul 210, das trennbar mit dem Ventilkörper 201 des Ventils 115 verbunden ist. Beispielsweise kann sich die Zentral-Bohrung 202 bis zu der äußeren Stirnseite des Ventils 115 erstrecken. Des Weiteren kann ein Gewinde 207 in der Zentral-Bohrung 202 vorgesehen sein, in das das Sensor-Modul 210, insbesondere ein Modulkörper 216 des Sensor-Moduls 210, mit einem entsprechenden Gewinde 217 eingeschraubt werden kann.
  • Das Sensor-Modul 210 kann einen Schaft bzw. Stiel 211 aufweisen, der sich entlang der Einbaurichtung 230 in den Hohlraum des Drucktanks 110 erstreckt. An dem Schaft bzw. Stiel 211, insbesondere an einem im Hohlraum befindlichen Ende des Schafts bzw. Stiels 211, kann ein Sensor 212 angeordnet sein, der eingerichtet ist, Messinformation bzgl. einer Eigenschaft des Brennstoffs im Drucktank 110 zu erfassen. Die Messinformation kann über ein oder mehrere Leitungen 213 an eine Verarbeitungseinheit 214 des Sensor-Moduls 210 weitergeleitet werden. Die Verarbeitungseinheit 214 kann dabei an einem der Außenseite des Ventils 115 zugewandten Ende des Sensor-Moduls 115 angeordnet sein.
  • Beispielsweise kann der Sensor 212 einen Temperatur-Sensor umfassen, insbesondere einen NTC (negative temperature coefficient) oder PTC (positive temperature coefficient) Mess-Widerstand, mit dem Messinformation in Bezug auf die Temperatur des Brennstoffs im Drucktank 110 erfasst werden kann. Bei Verwendung eines Mess-Widerstands kann über die Leitungen 213 eine Spannung an den Mess-Widerstand angelegt werden, und es kann von der Verarbeitungseinheit 214 der Strom durch den Mess-Widerstand erfasst werden, wobei der Strom die Temperatur des Brennstoffs anzeigt.
  • Das Sensor-Modul 210 kann somit einen Modulkörper 216 aufweisen, der in eine Bohrung 202 des Ventilkörpers 201 eingeführt und dort (z.B. über Gewinde 207, 217) fixiert werden kann, so dass kein Brennstoff über die Schnittstelle zwischen Modulkörper 216 und Ventilkörper 201 austreten kann und so dass die Schnittstelle dem Druck des Drucktanks 110 standhält. Des Weiteren umfasst das Sensor-Modul 210 einen Schaft bzw. Stiel 211, der sich von dem Modulkörper 216 in Einbaurichtung 230 des Ventils 115 in Richtung des Hohlraums des Drucktanks 110 erstreckt. An dem Schaft bzw. Stiel 211 können ein oder mehrere Sensoren 212 angeordnet werden, um Messinformation in Bezug auf ein oder mehrere Eigenschaften des Brennstoffs zu erfassen (z.B. die Temperatur oder den Druck). Die ein oder mehreren Sensoren 212 können über ein oder mehrere Leitungen 213 mit einer Verarbeitungseinheit 214 im Modulkörper 216 verbunden sein, um die Messinformation einem Empfänger außerhalb des Drucktanks 110 bereitzustellen.
  • Die Verarbeitungseinheit 214 kann eingerichtet sein, die Messinformation der ein oder mehrere Sensoren 212 zu verarbeiten und/oder zu digitalisieren. Insbesondere kann analoge Messinformation, wie z.B. ein durch einen Mess-Widerstand fließender Strom, in digitale Messdaten überführt werden (die die Temperatur des Brennstoffs anzeigen). Die Messdaten (in diesem Dokument auch als Sensorinformation bezeichnet) können dann über einen Bus 215, z.B. über einen LIN (Local Interconnect Network) Bus oder über einen CAN (Controller Area Network) Bus, zur Übertragung bereitgestellt werden. Zu diesem Zweck kann das Sensor-Modul 210 einen Stecker 220 aufweisen, an dem ein Bus angeschlossen werden kann. Der Bus kann z.B. eine Leitung für eine Referenzspannung (z.B. 12V), eine Leitung für Masse bzw. Ground und eine Leitung für Daten umfassen.
  • Das Sensor-Modul 210 kann als einteiliges, funktionsfähiges Bauteil außerhalb des Drucktank-Ventils 115 hergestellt und geprüft werden, bevor es als ganze Einheit in ein Drucktank-Ventil 115 eingebaut wird. Das Drucktank-Ventil 115 kann zur Aufnahme des Sensor-Moduls 210 eine zentrale Bohrung 202 mit einer Dichtstelle 206 aufweisen. Beispielsweise kann sich die zentrale Bohrung 202, wie in 2a dargestellt, in Einbaurichtung 230 (stufenweise) verjüngen. Der Modulkörper 216 kann ein komplementäres Profil aufweisen, so dass eine zuverlässige Dichtstelle 206 zwischen dem Ventilkörper 201 und dem Modulkörper 216 entsteht.
  • 2b zeigt eine äußere Stirnseite des Drucktank-Ventils 115. Insbesondere veranschaulicht 2b wie der Modulkörper 216 des Sensor-Moduls 210 in eine zentrale Bohrung 202 des Ventilkörpers 201 eingebracht werden kann. Außerdem veranschaulicht 2b wie die Zufuhr-Bohrung 203 und die Entnahme-Bohrung 204 seitlich aus dem Ventilkörper 201 geführt werden.
  • Die Verwendung einer zentralen Bohrung 202 innerhalb des Ventilkörpers 201 ermöglicht es, ein stabiles Drucktank-Ventil 115 bereitzustellen. Des Weiteren kann das in diesem Dokument beschriebene Drucktank-Ventil 115 eine einzige, relativ breite, zentrale Bohrung 202 aufweisen, über die Brennstoff in den Drucktank 110 gefüllt und aus dem Drucktank 110 entnommen werden kann. So können der Herstellungsprozess des Drucktank-Ventils 115 vereinfacht und damit Herstellungskosten reduziert werden.
  • Das in diesem Dokument beschriebene Sensor-Modul 210 kann als separates Bauteil gefertigt, getestet und in das Drucktank-Ventil 115 eingebaut werden. So können die Kosten für ein Drucktank-Ventil 115 reduziert werden. Des Weiteren ermöglicht der Verbau eines separaten Sensor-Moduls 210 den isolierten und kosteneffizienten Austausch eines defekten Sensor-Moduls 210.
  • Das Sensor-Modul 210 kann eine Verarbeitungseinheit 214 (z.B. mit einem Analog-zu-Digital, AD, Wandler) aufweisen, durch die analoge Messinformation in unmittelbarer Nähe zu den ein oder mehreren Sensoren 212 digitalisiert werden kann. So kann die Genauigkeit von Messwerten erhöht werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims (11)

  1. Sensor-Modul (210) für ein Drucktank-Ventil (115) eines Drucktanks (110), wobei das Sensor-Modul (210) umfasst, - einen Modulkörper (216), der ausgebildet ist, in einer Öffnung (202) an einer äußeren Stirnseite eines Ventilkörpers (201) des Drucktank-Ventils (115) fixiert zu werden; wobei sich die äußere Stirnseite des Ventilkörpers (201) in einem eingebauten Zustand des Drucktank-Ventils (115) außerhalb des Drucktanks (110) befindet; - einen Schaft (211), der an dem Modulkörper (216) fixiert ist und der sich in einem eingebauten Zustand des Sensor-Moduls (210) von dem Modulkörper (216) in Richtung eines Hohlraums des Drucktanks (110) erstreckt; - zumindest einen am Schaft (211) angeordneten Sensor (212) zur Erfassung von Messinformation bezüglich einer Eigenschaft eines im Hohlraum des Drucktanks (110) befindlichen Mediums; und - eine an einer äußeren Stirnseite des Modulkörpers (216) angeordnete Schnittstelleneinheit (220) zur Bereitstellung von Sensorinformation, die von der Messinformation abhängt; wobei sich die äußere Stirnseite des Modulkörpers (216) im eingebauten Zustand des Sensor-Moduls (210) außerhalb des Drucktanks (110) befindet.
  2. Sensor-Modul (210) gemäß Anspruch 1, wobei das Sensor-Modul (210) eine Verarbeitungseinheit (214) umfasst, die eingerichtet ist, die Messinformation in digitale Messdaten zu überführen und an der Schnittstelleneinheit (220) als Sensorinformation bereitzustellen.
  3. Sensor-Modul (210) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Modulkörper (216) ausgebildet ist, trennbar in der Öffnung (202) des Ventilkörpers (201) fixiert zu werden; und - der Modulkörper (216) insbesondere ein Gewinde (217) aufweist, das in ein entsprechendes Gewinde (207) der Öffnung (202) eingeschraubt werden kann.
  4. Sensor-Modul (210) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schnittstelleneinheit (220) - eine Verbindung zu einem Daten-Bus, insbesondere zu einem LIN-Bus oder zu einem CAN-Bus, ermöglicht; und/oder - einen Stecker oder eine Buchse umfasst.
  5. Sensor-Modul (210) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Schaft (211) ein dem Modulkörper (216) zugewandtes Ende und ein von dem Modulkörper (216) abgewandtes Ende aufweist; und - der Sensor (212) näher zu dem abgewandten Ende als zu dem zugewandten Ende angeordnet ist.
  6. Sensor-Modul (210) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Modulkörper (216) - derart ausgebildet ist, dass der Modulkörper (216) mit der Öffnung (202) in dem Ventilkörper (201) eine Dichtstelle für das im Drucktank (110) befindliche Medium bildet; und/oder - derart geformt ist, dass sich der Modulkörper (216) im eingebauten Zustand des Sensor-Moduls (210), insbesondere stufenweise, in Richtung des Hohlraums des Drucktanks (110) verjüngt.
  7. Sensor-Modul (210) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (212) umfasst, - einen Temperatursensor; und/oder - einen temperaturabhängigen Mess-Widerstand.
  8. Sensor-Modul (210) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensor-Modul (210) ein oder mehrere elektrische Leitungen (213) umfasst, die sich von dem Sensor (212) entlang des Schafts (211) zu dem Modulkörper (216) erstrecken.
  9. Drucktank-Ventil (115) für einen Drucktank (110), wobei das Drucktank-Ventil (115) umfasst, - einen Ventilkörper (201), der ausgebildet ist, an einem Endstück (111) des Drucktanks (110), insbesondere durch Verschrauben, fixiert zu werden; wobei der Ventilkörper (201) eine Öffnung (202) aufweist, die sich in einem eingebauten Zustand des Drucktank-Ventils (115) von einer äußeren Stirnseite des Ventilkörpers (201) außerhalb des Drucktanks (110) bis zu einer inneren Stirnseite des Ventilkörpers (201) innerhalb des Drucktanks (110) erstreckt; und - ein Sensor-Modul (210) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
  10. Drucktank-Ventil (115) gemäß Anspruch 9, wobei - die Öffnung (202) eine Bohrung umfasst; und - die Bohrung derart zentriert im Ventilkörper (201) angeordnet ist, dass die Bohrung im eingebauten Zustand des Drucktank-Ventils (115) einen substantiell gleichmäßigen Abstand zu dem Endstück (111) des Drucktanks (110) aufweist.
  11. Drucktank-Ventil (115) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei das Drucktank-Ventil (115) eine Zufuhr-Bohrung (203) und/oder eine Entnahme-Bohrung (204) umfasst, die mit der Öffnung (202) verbunden sind, so dass über die Zuführ-Bohrung (203) das Medium in den Drucktank (110) gefüllt und/oder über die Entnahme-Bohrung (204) das Medium aus dem Drucktank (110) entnommen werden kann.
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