DE102018215928A1 - Method for monitoring a container wall of a container and container arrangement - Google Patents

Method for monitoring a container wall of a container and container arrangement Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer Behälterwand eines Behälters, wobei Licht an einer ersten Stelle in die Behälterwand eingeleitet wird, an einer zweiten Stelle erfasst wird und der Zustand der Behälterwand basierend auf dem erfassten Licht bestimmt wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine zugehörige Behälteranordnung.The invention relates to a method for monitoring a container wall of a container, light being introduced into the container wall at a first location, being detected at a second location and the state of the container wall being determined based on the detected light. The invention further relates to an associated container arrangement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer Behälterwand eines Behälters sowie eine Behälteranordnung zur Ausführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for monitoring a container wall of a container and a container arrangement for executing such a method.

Behälter werden für unterschiedlichste Zwecke verwendet. Beispielsweise können sie zur Lagerung von gasförmigem Kraftstoff wie beispielsweise Wasserstoff verwendet werden. Hierzu kann beispielsweise ein sogenannter Typ-IV-Druckbehälter verwendet werden, welcher typischerweise einen Kunststoffinnenbehälter, auch als Liner bezeichnet, sowie eine umgebende Faser-Armierung, beispielsweise aus CFK, aufweist.Containers are used for a wide variety of purposes. For example, they can be used to store gaseous fuel such as hydrogen. For this purpose, a so-called type IV pressure container can be used, for example, which typically has a plastic inner container, also referred to as a liner, and a surrounding fiber reinforcement, for example made of CFRP.

Es hat sich gezeigt, dass bei der Verwendung von Typ-IV-Behältern zur Speicherung von Wasserstoff insbesondere zwei Phänomene auftreten können, welche jeweils zu einer Schädigung des Druckbehälters führen können. Diese werden nachfolgend beschrieben.It has been shown that when using type IV containers for storing hydrogen, two phenomena in particular can occur, each of which can lead to damage to the pressure container. These are described below.

Beim sogenannten Blistering diffundiert zunächst Wasserstoff in die Kunststoffbehälterwand. Wird der Innendruck des Behälters anschließend rasch gesenkt, kann der in der Kunststoffbehälterwand befindliche Wasserstoff nicht schnell genug zurückwandern, sondern der Wasserstoff verbleibt zunächst im Kunststoffvolumen. Bei einem besonders raschen Druckabfall kann es dann sogar dazu kommen, dass durch den im Kunststoff befindlichen Wasserstoff ein so starker innerer Druck auf den Kunststoff ausgeübt wird, dass dessen Festigkeitsgrenze überschritten wird. Der Wasserstoff bildet dann Wasserstoffblasen im Kunststoff, die sich sehr negativ auf die Festigkeit und die Permeationssperrwirkung des Liners auswirken.In so-called blistering, hydrogen first diffuses into the plastic container wall. If the internal pressure of the container is then quickly reduced, the hydrogen in the plastic container wall cannot migrate back quickly enough, but the hydrogen initially remains in the plastic volume. In the event of a particularly rapid drop in pressure, it can even happen that the hydrogen in the plastic exerts such a strong internal pressure on the plastic that its strength limit is exceeded. The hydrogen then forms hydrogen bubbles in the plastic, which have a very negative effect on the strength and the permeation barrier effect of the liner.

Beim sogenannten Buckling, welches beispielsweise auch als „Beulen“ oder „Eindellen“ bezeichnet wird, diffundiert Wasserstoff durch den Kunststoffbehälter und sammelt sich zwischen Kunststoffbehälter und CFK-Ummantelung. Wird der Innendruck des Behälters anschließend rasch genug gesenkt, kann der zwischen Kunststoffbehälter und CFK-Ummantelung befindliche Wasserstoff weder schnell genug zurück in den Kunststoffbehälter noch schnell genug durch die CFK-Ummantelung in die Umgebung wandern. Der Wasserstoff verbleibt in diesem Fall zunächst zwischen Kunststoffbehälter und CFK-Ummantelung. Bei einem besonders raschen Druckabfall im Kunststoffbehälter kann es dann sogar dazu kommen, dass sich der zwischen Kunststoffbehälter und CFK-Ummantelung eingesperrte Wasserstoff ausdehnt und den Kunststoffinnenbehälter nach innen hin eindrückt.In the so-called buckling, which is also referred to as “denting” or “denting”, for example, hydrogen diffuses through the plastic container and collects between the plastic container and the CFRP casing. If the internal pressure of the container is subsequently reduced quickly enough, the hydrogen located between the plastic container and the CFRP casing can neither migrate back into the plastic container quickly enough nor through the CFRP casing into the surroundings quickly enough. In this case, the hydrogen initially remains between the plastic container and the CFRP casing. In the event of a particularly rapid drop in pressure in the plastic container, the hydrogen trapped between the plastic container and the CFRP casing can even expand and push the plastic inner container inward.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen vorzusehen, welche beispielsweise die eben beschriebenen Phänomene erkennen und somit eine Sicherheit eines Behälters erhöhen können.It is therefore an object of the invention to provide measures which, for example, recognize the phenomena just described and can thus increase the safety of a container.

Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren sowie eine Behälteranordnung nach den jeweiligen Hauptansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.According to the invention, this is achieved by a method and a container arrangement according to the respective main claims. Advantageous refinements can be found, for example, in the respective subclaims. The content of the claims is made express reference to the content of the description.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer Behälterwand eines Behälters. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:

  • - Einleiten von Licht an einer ersten Stelle in die Behälterwand,
  • - Erfassen von an zumindest einer zweiten Stelle aus der Behälterwand austretendem Licht, und
  • - Erkennen eines Zustands der Behälterwand basierend auf dem erfassten Licht.
The invention relates to a method for monitoring a container wall of a container. The process has the following steps:
  • Introducing light into the container wall at a first point,
  • - Detection of light emerging from the container wall at at least a second location, and
  • Detect a state of the container wall based on the detected light.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können beispielsweise die weiter oben bereits beschriebenen Phänomene erkannt werden, da sich eine Verformung der Behälterwand, welche wie beschrieben durch Wasserstoff ausgelöst werden kann, auf die Lichtausbreitung in der Behälterwand auswirkt. Dabei ist davon auszugehen, dass unter normalen Umständen, d.h. bei einem normalen Funktionieren des Behälters, keine Verformung auftritt und somit auch keine wesentliche Änderung in der Lichtausbreitung zu erwarten ist. Aus einer Änderung in der Intensität des erfassten Lichts kann somit unmittelbar auf eventuell vorhandene und insbesondere sicherheitsrelevante Probleme geschlossen werden.By means of the method according to the invention, the phenomena already described above can be recognized, for example, since a deformation of the container wall, which can be triggered by hydrogen as described, has an effect on the light propagation in the container wall. It can be assumed that under normal circumstances, i.e. with normal functioning of the container, no deformation occurs and therefore no significant change in the light propagation is to be expected. A change in the intensity of the detected light can thus be used to directly conclude any problems that may be present and in particular safety-relevant.

Es sei verstanden, dass etwaige Lichtquellen oder Lichtdetektoren grundsätzlich nicht zur Behälterwand gezählt werden, so dass es von dem erfindungsgemäßen Verfahren umfasst wird, wenn beispielsweise eine Lichtquelle wie eine Leuchtdiode sich eingebettet in die Behälterwand befindet oder ein Lichtdetektor wie beispielsweise eine lichtempfindliche Diode in die Behälterwand eingegossen ist, beispielsweise in einem thermoplastischen Liner vergossen ist.It should be understood that any light sources or light detectors are generally not included in the container wall, so that the method according to the invention encompasses if, for example, a light source such as a light-emitting diode is embedded in the container wall or a light detector such as a light-sensitive diode in the container wall is cast, for example, is cast in a thermoplastic liner.

Bevorzugt wird das Licht nur in eine Schicht einer Mehrzahl von Schichten der Behälterwand eingeleitet. Das Licht wird dabei bevorzugt nur in eine Kunststoffschicht eingeleitet, welche Teil der Behälterwand ist. Weiter bevorzugt wird das Licht nur in eine innerste Schicht der Behälterwand eingeleitet. Mit derartigen Ausführungen können typische Behälter in vorteilhafter Weise überwacht werden.The light is preferably introduced only into one layer of a plurality of layers of the container wall. The light is preferably only introduced into a plastic layer which is part of the container wall. More preferably, the light is only introduced into an innermost layer of the container wall. With such designs, typical containers can be monitored in an advantageous manner.

Die erste Stelle kann beispielsweise an einem ersten Längsende der Behälterwand angeordnet sein und die zweite Stelle kann an einem dem ersten Längsende gegenüberliegenden zweiten Längsende der Behälterwand angeordnet sein. Dadurch kann ein Behälter beispielsweise entlang einer vollständigen Länge oder zumindest eines erheblichen Teils seiner Länge überwacht werden. The first location can be arranged, for example, at a first longitudinal end of the container wall and the second location can be arranged at a second longitudinal end of the container wall opposite the first longitudinal end. As a result, a container can be monitored, for example, along a complete length or at least a considerable part of its length.

Gemäß einer Ausführung wird ein Normalzustand erkannt, wenn eine Intensität des erfassten Lichts über einem Schwellenwert liegt. Es kann auch ein Fehlerzustand erkannt werden, wenn eine Intensität des erfassten Lichts unter einem Schwellenwert liegt. Dadurch kann in einfacher Weise, also durch Vergleich mit einem Schwellenwert, erkannt werden, ob ein Normalzustand oder ein Fehlerzustand vorliegt.According to one embodiment, a normal state is recognized when an intensity of the detected light is above a threshold value. A fault condition can also be recognized if an intensity of the detected light is below a threshold value. As a result, it can be recognized in a simple manner, that is to say by comparison with a threshold value, whether there is a normal state or an error state.

Die eben beschriebene Vorgehensweise ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn in einem Normalzustand Licht in hohem Maße bzw. vollständig oder zumindest weitgehend vollständig in der Behälterwand transportiert wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn, wie bereits weiter oben beschrieben, die Lichtleitung zwischen entgegengesetzten Längsenden erfolgt.The procedure just described is particularly advantageous if, in a normal state, light is transported to a large extent or completely or at least largely completely in the container wall. This is particularly the case if, as already described above, the light is guided between opposite longitudinal ends.

Gemäß einer Ausführung wird ein Normalzustand erkannt, wenn eine Intensität des erfassten Lichts unter einem Schwellenwert liegt, und es kann ein Fehlerzustand erkannt werden, wenn eine Intensität des erfassten Lichts über einem Schwellenwert liegt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Licht im Inneren des Behälters erfasst wird. Allgemeiner gesprochen kann eine solche Vorgehensweise dann vorteilhaft sein, wenn an der Stelle, an welcher das Licht detektiert wird, im Fall eines Fehlerzustands aufgrund schlechterer Totalreflexion und austretenden Lichts eine höhere Lichtintensität erwartet werden kann.According to one embodiment, a normal state is recognized when an intensity of the detected light is below a threshold value, and an error state can be detected when an intensity of the detected light is above a threshold value. This is particularly advantageous if the light is detected inside the container. More generally speaking, such a procedure can be advantageous if a higher light intensity can be expected at the point at which the light is detected in the event of a fault condition due to poorer total reflection and emerging light.

Es sei verstanden, dass die beschriebenen Vorgehensweisen auch miteinander kombiniert werden können, beispielsweise indem Licht sowohl im Inneren des Behälters wie auch an einem Längsende erfasst wird. Es kann dann beispielsweise von einem ersten Licht und einem zweiten Licht gesprochen werden, welche jeweils wie beschrieben mit einem Schwellenwert verglichen werden. Es kann hierfür beispielsweise ein erster Schwellenwert und ein zweiter Schwellenwert verwendet werden.It should be understood that the described procedures can also be combined with one another, for example by detecting light both inside the container and at one longitudinal end. One can then speak, for example, of a first light and a second light, each of which is compared with a threshold value as described. For example, a first threshold value and a second threshold value can be used for this.

Gemäß einer Weiterbildung wird Licht aufeinanderfolgend an einer ersten Anzahl nmax von ersten Stellen in die Behälterwand eingeleitet, wobei jeweils an einer zweiten Anzahl mmax von zweiten Stellen aus der Behälterwand austretendes Licht erfasst wird. Das Verfahren weist dabei bevorzugt ferner einen Schritt des Anlegens einer Tabelle mit eine Mehrzahl von Einträgen (n, m) auf, wobei jeder Eintrag (n, m) angibt, welche Intensität, bei Einleiten von Licht an der ersten Stelle n, das an der zweiten Stelle m austretende Licht hat. Bevorzugt wird dabei zu einer jeweiligen Zeit Licht immer nur an einer einzigen ersten Stelle eingeleitet.According to a further development, light is introduced in succession at a first number nmax from first locations into the container wall, light emerging from the container wall being detected at a second number mmax from second locations. The method preferably also has a step of creating a table with a plurality of entries (n, m), each entry (n, m) indicating what intensity, when light is introduced at the first position n, that at the second place has m emerging light. In this case, light is preferably only ever introduced at a single first point at a particular time.

Derartige Tabellen können insbesondere zu mehreren Zeitpunkten angelegt werden, typischerweise mit jeweils unmittelbar vorangehenden Einleitungs- und Erfassungsvorgängen für Licht. Jede Tabelle stellt dabei eine Art Fingerabdruck zu einer jeweiligen Zeit dar. Ändern sich die in den Tabellen gespeicherten Werte signifikant, so deutet dies auf eine Veränderung in der überwachten Behälterwand hin.Such tables can be created in particular at several points in time, typically with immediately preceding initiation and detection processes for light. Each table represents a kind of fingerprint at a particular time. If the values stored in the tables change significantly, this indicates a change in the monitored container wall.

Die Tabellen können insbesondere in einem elektronischen Speichermedium angelegt und/oder abgespeichert werden.The tables can in particular be created and / or stored in an electronic storage medium.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Behälteranordnung. Die Behälteranordnung weist einen Behälter mit einer Behälterwand auf. Die Behälteranordnung weist eine Lichtquelle zum Einleiten von Licht in die Behälterwand an einer ersten Stelle der Behälterwand auf. Die Behälteranordnung weist einen Lichtdetektor zum Erfassen von zumindest an einer zweiten Stelle der Behälterwand austretendem Licht auf. Die Behälteranordnung weist eine Steuerungsvorrichtung auf, welche mit dem Lichtdetektor zum Erfassen von an der zweiten Stelle aus der Behälterwand austretendem Licht verbunden ist und dazu konfiguriert ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.The invention further relates to a container arrangement. The container arrangement has a container with a container wall. The container arrangement has a light source for introducing light into the container wall at a first location on the container wall. The container arrangement has a light detector for detecting light emerging at least at a second location on the container wall. The container arrangement has a control device which is connected to the light detector for detecting light emerging from the container wall at the second location and is configured to carry out a method according to the invention. With regard to the method according to the invention, all designs and variants described herein can be used.

Mittels der erfindungsgemäßen Behälteranordnung können die bereits weiter oben mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile erreicht werden.With the container arrangement according to the invention, the advantages already described above with reference to the method according to the invention can be achieved.

Bei der Steuerungsvorrichtung kann es sich beispielsweise um einen Mikrocontroller, eine speicherprogrammierbare Steuerung, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis oder eine andere programmierbare oder festverdrahtete Einrichtung handeln.The control device can be, for example, a microcontroller, a programmable logic controller, an application-specific integrated circuit or another programmable or hard-wired device.

Bevorzugt weist die Behälterwand eine erste Schicht und eine zweite Schicht auf. Die erste Schicht ist dabei bevorzugt innenliegend. Die Lichtquelle leitet bevorzugt das Licht nur in die erste Schicht ein. Dies entspricht einer typischen Ausführung einer zweischichtigen Behälterwand, wobei typischerweise eine Lichtleitung nur in der inneren Schicht erfolgt und diese Schicht somit zur Überwachung wie hierin beschrieben verwendet werden kann. Bevorzugt ist die erste Schicht optisch transparent. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Lichtleitung.The container wall preferably has a first layer and a second layer. The first layer is preferably internal. The light source preferably introduces the light only into the first layer. This corresponds to a typical embodiment of a two-layer container wall, wherein typically light is guided only in the inner layer and this layer can thus be used for monitoring as described here. The is preferred first layer optically transparent. This enables advantageous light conduction.

Die erste Schicht kann insbesondere aus Kunststoff ausgebildet sein. Derartige Ausführungen haben sich für typische Anwendungsfälle bewährt.The first layer can in particular be made of plastic. Such designs have proven themselves for typical applications.

Die zweite Schicht kann aus kohlefaserverstärktem Kunststoff, CFK, ausgebildet sein. Dies hat sich für typische Anwendungsfälle bewährt, wobei eine solche zweite Schicht insbesondere für eine Festigkeit einer Behälteranordnung sorgen kann.The second layer can be made of carbon fiber reinforced plastic, CFRP. This has proven itself for typical applications, such a second layer being able in particular to ensure the strength of a container arrangement.

Der Behälter kann insbesondere ein Drucktank für gasförmigen Kraftstoff sein. Der Behälter kann somit beispielsweise auch ein Kraftstofftank sein, beispielsweise für ein mit gasförmigem Kraftstoff betriebenes Kraftfahrzeug.The container can in particular be a pressure tank for gaseous fuel. The container can thus also be, for example, a fuel tank, for example for a motor vehicle operated with gaseous fuel.

Die Lichtquelle kann beispielsweise eine Leuchtdiode sein. Derartige Lichtquellen haben sich für typische Anwendungsfälle bewährt. Der Lichtdetektor kann beispielsweise eine lichtempfindliche Diode sein. Auch dies hat sich für typische Anwendungsfälle bewährt.The light source can be a light emitting diode, for example. Such light sources have proven themselves for typical applications. The light detector can be a light-sensitive diode, for example. This has also proven itself for typical applications.

Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel entnehmen. Dabei zeigen:

  • 1: eine Behälteranordnung,
  • 2: eine Schicht der Behälteranordnung, und
  • 3 bis 5: unterschiedliche Zustände eines Behälters.
The person skilled in the art will obtain further features and advantages from the exemplary embodiment described below with reference to the attached drawing. Show:
  • 1 : a container arrangement,
  • 2nd : a layer of the container arrangement, and
  • 3rd to 5 : different states of a container.

1 zeigt rein schematisch eine Behälteranordnung 5 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 shows purely schematically a container arrangement 5 according to an embodiment of the invention.

Die Behälteranordnung 5 weist einen Behälter 6 auf. Dieser wird aus einer ersten Schicht 10 und einer zweiten Schicht 20 gebildet. Die erste Schicht 10 ist dabei innenliegend und ist aus transparentem Kunststoff ausgebildet. Die zweite Schicht 20 ist außenliegend und ist aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) ausgebildet. Die Schichten 10, 20 bilden zusammen eine Behälterwand 8. Der Behälter 6 ist damit insbesondere zum Speichern von Wasserstoff ausgebildet.The container arrangement 5 assigns a container 6 on. This is made up of a first layer 10th and a second layer 20th educated. The first layer 10th is inside and is made of transparent plastic. The second layer 20th is on the outside and is made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP). The layers 10th , 20th together form a container wall 8th . The container 6 is thus especially designed to store hydrogen.

Die Behälteranordnung 5 weist ferner eine Lichtquelle 30, einen ersten Lichtdetektor 40 an einer ersten Stelle und einen zweiten Lichtdetektor 45 an einer zweiten Stelle auf. Die Lichtquelle 30 ist vorliegend als Leuchtdiode ausgebildet. Die beiden Lichtdetektoren 40, 45 sind vorliegend jeweils als lichtempfindliche Dioden ausgebildet.The container arrangement 5 also has a light source 30th , a first light detector 40 at a first point and a second light detector 45 in a second place. The light source 30th is designed as a light emitting diode. The two light detectors 40 , 45 are each designed as light-sensitive diodes.

Wie gezeigt ist die Lichtquelle 30 an einem ersten Längsende des Behälters 6 angeordnet. Der erste Lichtdetektor 40 ist an einem gegenüberliegenden Längsende angeordnet. Der zweite Lichtdetektor 45 ist im Innenraum des Behälters 6 angeordnet. As shown is the light source 30th at a first longitudinal end of the container 6 arranged. The first light detector 40 is arranged at an opposite longitudinal end. The second light detector 45 is inside the container 6 arranged.

Die Behälteranordnung 5 weist ferner eine elektronische Steuerungsvorrichtung 7 auf. Diese ist mit der Lichtquelle 30 sowie den Lichtdetektoren 40, 45 verbunden und ist dazu ausgebildet, ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel auszuführen.The container arrangement 5 also has an electronic control device 7 on. This is with the light source 30th as well as the light detectors 40 , 45 connected and is designed to carry out an inventive method according to an embodiment.

Mittels der Lichtquelle 30 kann Licht in die innere Schicht 10 eingeleitet werden, wobei sich dieses Licht aufgrund von Totalreflexion innerhalb der ersten Schicht 10 ausbreitet. Dies ist beispielhaft in 2 dargestellt, wobei hier rein schematisch lediglich ein teilweiser Längsschnitt durch die erste Schicht 10 dargestellt ist. Dabei ist die Form der Schicht 10 im Vergleich zu 1 etwas anders dargestellt, da 1 nur eine schematische Ansicht ist und die in 2 dargestellte Form eine bessere Ausbildung der Totalreflexion ermöglicht.By means of the light source 30th can light into the inner layer 10th can be introduced, this light due to total reflection within the first layer 10th spreads. This is exemplified in 2nd shown, here purely schematically only a partial longitudinal section through the first layer 10th is shown. Here is the shape of the layer 10th compared to 1 represented somewhat differently there 1 is only a schematic view and which in 2nd shown form allows a better training of total reflection.

Links ist schematisch die Lichtquelle 30 dargestellt, welche Lichtstrahlen 15 emittiert. Diese Lichtstrahlen 15 werden in einem normalen Zustand aufgrund von Totalreflexion ausschließlich innerhalb der ersten Schicht 10 geleitet und am gegenüberliegenden Längsende ausgeleitet. Dort befindet sich der in 2 ebenfalls rein schematisch dargestellte erste Lichtdetektor 40.On the left is the light source 30th depicted what rays of light 15 emitted. These rays of light 15 are in a normal state due to total reflection only within the first layer 10th directed and rejected at the opposite longitudinal end. There is the in 2nd first light detector also shown purely schematically 40 .

Durch Blistering können insbesondere Mikroblasen entstehen. Trifft Licht auf eine solche Mikroblase, wird das Licht gestreut. Durch die Streuung verlässt mehr Licht den Liner bzw. die innere Schicht 10 und es kommt weniger Licht beim ersten Lichtdetektor 40 an.Blistering can create microbubbles in particular. If light hits such a microbubble, the light is scattered. Due to the scatter, more light leaves the liner or the inner layer 10th and less light comes from the first light detector 40 on.

Ähnlich ist der Fall beim Buckling. Durch die Verformung des Liners bzw. der ersten Schicht 10 erreicht ein höherer Anteil von Lichtstrahlen den Grenzwinkel der Totalreflexion und verlässt die erste Schicht 10. Deshalb führt auch Buckling dazu, dass eine geringere Lichtintensität bei dem ersten Lichtdetektor 40 ankommt.The case of buckling is similar. Due to the deformation of the liner or the first layer 10th a higher proportion of light rays reaches the critical angle of total reflection and leaves the first layer 10th . Therefore buckling also leads to a lower light intensity in the first light detector 40 arrives.

Sollte es aufgrund von zumindest einem der beschriebenen Phänomene Blistering bzw. Buckling oder auch aus einem anderen Grund zu einer Verformung des Behälters 6 kommen, so wird davon typischerweise auch die erste Schicht 10 in erheblicher Weise beeinflusst. Diese hat somit nicht mehr die Form, welche in 2 bzw. in 1 dargestellt ist. Aufgrund dessen ist die Totalreflexion nicht mehr vollständig, was dazu führt, dass zumindest ein Teil des Lichts vor dem Erreichen des ersten Lichtdetektors 40 aus der ersten Schicht 10 austritt.Should there be blistering or buckling due to at least one of the phenomena described or for another reason, the container should deform 6 typically the first layer will come 10th influenced in a significant way. This no longer has the form that in 2nd or in 1 is shown. Because of this, the total reflection is no longer complete, which leads to the fact that at least part of the light before reaching the first light detector 40 from the first layer 10th exit.

Eben dieses Phänomen kann dazu benutzt werden, einen solchen Fehlerzustand zu erkennen. Die Steuerungsvorrichtung 7 kann dementsprechend eine von dem ersten Lichtdetektor 40 gemessene Intensität des Lichts mit einem Schwellenwert vergleichen. Unterschreitet die gemessene Intensität des Lichts diesen Schwellenwert, so deutet dies auf einen Fehlerzustand hin. Überschreitet die Intensität den Schwellenwert, so deutet dies auf einen Normalzustand hin.This phenomenon can be used to identify such an error condition. The control device 7 can accordingly be one of the first light detector 40 Compare the measured intensity of the light with a threshold. If the measured intensity of the light falls below this threshold value, this indicates an error condition. If the intensity exceeds the threshold, this indicates a normal state.

In ähnlicher, jedoch umgekehrter Weise wird der zweite Lichtdetektor 45 verwendet. Dieser befindet sich im Inneren des Behälters 6. Er wird deshalb typischerweise nur dann eine nennenswerte Menge an Licht messen, wenn aufgrund der bereits beschriebenen Verformung Licht aus der inneren Schicht 10 austritt und somit innerhalb des Behälters 6 auf den zweiten Lichtdetektor 45 fällt. Hierbei kann ebenfalls ein Vergleich mit einem Schwellenwert vorgenommen werden, welcher jedoch genau umgekehrt funktioniert, d.h. ein Normalzustand liegt bei einem Unterschreiten des Schwellenwerts vor und ein Fehlerzustand liegt bei einem Überschreiten des Schwellenwerts vor.In a similar but reverse manner, the second light detector 45 used. This is located inside the container 6 . He will therefore typically only measure a significant amount of light if, due to the deformation already described, light from the inner layer 10th emerges and thus within the container 6 to the second light detector 45 falls. In this case, a comparison can also be made with a threshold value, which, however, functions in exactly the opposite way, ie a normal state exists when the threshold value is undershot and an error state occurs when the threshold value is exceeded.

Die beiden Schwellenwertvergleiche können insbesondere dazu verwendet werden, um die Sicherheit bei der Detektion von Fehlerzustand bzw. Normalzustand zu erhöhen. Es kann beispielsweise ein Fehlerzustand bereits dann erkannt werden, wenn nur einer der beiden Schwellenwertvergleiche einen Fehlerzustand erkannt hat. Alternativ kann beispielsweise auch erst dann ein Fehlerzustand erkannt werden, wenn beide Schwellenwertvergleiche einen jeweiligen Fehlerzustand erkannt haben.The two threshold value comparisons can be used in particular to increase the reliability in the detection of the fault condition or normal condition. For example, an error state can already be recognized when only one of the two threshold value comparisons has identified an error state. Alternatively, for example, an error status can only be recognized when both threshold value comparisons have recognized a respective error status.

In einer vorteilhaften, hier nicht dargestellten Ausführung kann eine Vielzahl von Lichtquellen 30 und Lichtdetektoren 40, 45 verwendet werden, die beispielsweise unterschiedliche Positionen und/oder Raumwinkel beleuchten bzw. erfassen. Durch sequentielles Ein- und Ausschalten der einzelnen Lichtquellen 30 können die dann jeweils an den einzelnen Lichtdetektoren 40, 45 erfassten Lichtintensitäten gemessen und gespeichert werden. Es lässt sich so eine Tabelle abspeichern, in der beispielsweise in Position (n, m) steht, welche Intensität von Lichtdetektor m gemessen wird, wenn Lichtquelle n aktiv ist. Die Tabelle gibt in der Art eines Fingerabdrucks den Zustand des Drucktanks wieder. Werden bei späteren Messungen Veränderungen gegenüber der abgespeicherten Tabelle festgestellt, so geben diese einen starken Hinweis auf Veränderungen im Liner bzw. in der Schicht, wie Buckling oder Blistering.In an advantageous embodiment, not shown here, a variety of light sources 30th and light detectors 40 , 45 are used that illuminate or detect different positions and / or solid angles, for example. By sequentially switching the individual light sources on and off 30th can then each on the individual light detectors 40 , 45 detected light intensities are measured and stored. A table can be stored in this way, for example in position (n, m), which intensity is measured by light detector m when light source n is active. The table shows the condition of the pressure tank in the form of a fingerprint. If changes to the saved table are found in later measurements, these give a strong indication of changes in the liner or in the layer, such as buckling or blistering.

Die 3 bis 5 zeigen schematische Querschnitte von Typ-IV-Drucktanks. Auf den drei Bildern sind dabei deutlich unterschiedliche Stadien von Liner-Buckling zu erkennen. Während in 3 die erste Schicht 10 noch über den gesamten Umfang an der zweiten Schicht 20 bzw. der Faser-Armierung anliegt, ist die erste Schicht 10 in dem in 4 dargestellten Zustand bereits an zwei Stellen von der zweiten Schicht 20 abgelöst. In dem in 5 dargestellten Zustand hat sich schließlich eine große Beule in der inneren Schicht 10 ausgebildet.The 3rd to 5 show schematic cross sections of type IV pressure tanks. The three pictures clearly show different stages of liner buckling. While in 3rd the first layer 10th over the entire circumference at the second layer 20th or the fiber reinforcement is applied, is the first layer 10th in the in 4th shown state already at two points from the second layer 20th replaced. In the in 5 Finally, the condition shown has a large bump in the inner layer 10th educated.

Durch die hierin beschriebene Lichtintensitätsmessung können beispielsweise in einer Tankentwicklung die Phänomene Blistering und Buckling genau untersucht werden, damit die Betriebsstrategie, beispielsweise zusätzliche Druckrampen in Abhängigkeit der Temperatur- und Druck-Historie, entsprechend gestaltet werden können. Zusätzlich oder alternativ kann eine solche Sensorik auch in einem Fahrzeug verbaut werden, um eine Lichtintensitätsmessung im laufenden Betrieb vorzunehmen. Dadurch können während des Betriebs gegebenenfalls Fehler erkannt werden und es können rechtzeitig Maßnahmen eingeleitet werden, um kritische Zustände wie beispielsweise Lecks zu vermeiden.By means of the light intensity measurement described here, the phenomena of blistering and buckling can be examined precisely in a tank development, for example, so that the operating strategy, for example additional pressure ramps depending on the temperature and pressure history, can be designed accordingly. Additionally or alternatively, such a sensor system can also be installed in a vehicle in order to carry out a light intensity measurement during operation. This means that errors can be identified during operation and measures can be taken in good time to avoid critical conditions such as leaks.

Claims (16)

Verfahren zum Überwachen einer Behälterwand (8) eines Behälters (6), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - Einleiten von Licht an einer ersten Stelle in die Behälterwand (8), - Erfassen von an zumindest einer zweiten Stelle aus der Behälterwand (8) austretendem Licht, und - Erkennen eines Zustands der Behälterwand (8) basierend auf dem erfassten Licht.Method for monitoring a container wall (8) of a container (6), the method comprising the following steps: Introducing light at a first point into the container wall (8), - Detection of light emerging from the container wall (8) at at least a second point, and - Detecting a state of the container wall (8) based on the detected light. Verfahren nach Anspruch 1, - wobei das Licht nur in eine Schicht einer Mehrzahl von Schichten (10, 20) der Behälterwand (8) eingeleitet wird.Procedure according to Claim 1 , - wherein the light is only introduced into one layer of a plurality of layers (10, 20) of the container wall (8). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei das Licht nur in eine Kunststoffschicht eingeleitet wird, welche Teil der Behälterwand (8) ist.Method according to one of the preceding claims, - The light is only introduced into a plastic layer, which is part of the container wall (8). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei das Licht nur in eine innerste Schicht der Behälterwand (8) eingeleitet wird.Method according to one of the preceding claims, - The light is only introduced into an innermost layer of the container wall (8). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die erste Stelle an einem ersten Längsende der Behälterwand (8) angeordnet ist und die zweite Stelle an einem dem ersten Längsende gegenüberliegenden zweiten Längsende der Behälterwand (8) angeordnet ist.Method according to one of the preceding claims, - The first location being arranged at a first longitudinal end of the container wall (8) and the second location being arranged at a second longitudinal end of the container wall (8) opposite the first longitudinal end. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei ein Normalzustand erkannt wird, wenn eine Intensität des erfassten Lichts über einem Schwellenwert liegt, und/oder - wobei ein Fehlerzustand erkannt wird, wenn eine Intensität des erfassten Lichts unter einem Schwellenwert liegt.Method according to one of the preceding claims, wherein a normal state is recognized when an intensity of the detected light is above a threshold value, and / or - wherein an error state is detected when an intensity of the detected light is below a threshold value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei ein Normalzustand erkannt wird, wenn eine Intensität des erfassten Lichts unter einem Schwellenwert liegt, und/oder - wobei ein Fehlerzustand erkannt wird, wenn eine Intensität des erfassten Lichts über einem Schwellenwert liegt.Method according to one of the preceding claims, a normal state is recognized when an intensity of the detected light is below a threshold value, and or - wherein an error state is detected when an intensity of the detected light is above a threshold. Verfahren nach Anspruch 7, - wobei das Licht im Inneren des Behälters (6) erfasst wird.Procedure according to Claim 7 , - wherein the light inside the container (6) is detected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei Licht aufeinanderfolgend an einer ersten Anzahl nmax von ersten Stellen in die Behälterwand (8) eingeleitet wird, - wobei jeweils an einer zweiten Anzahl mmax von zweiten Stellen aus der Behälterwand (8) austretendes Licht erfasst wird, und - wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Anlegens einer Tabelle mit einer Mehrzahl von Einträgen (n, m) aufweist, - wobei jeder Eintrag (n, m) angibt, welche Intensität, bei Einleiten von Licht an der ersten Stelle n, das an der zweiten Stelle m austretende Licht hat.Method according to one of the preceding claims, - wherein light is introduced successively at a first number nmax from first locations into the container wall (8), - whereby light emerging from the container wall (8) is detected at a second number mmax from second locations, and the method further comprises a step of creating a table with a plurality of entries (n, m), - wherein each entry (n, m) indicates what intensity, when light is introduced at the first point n, the light emerging at the second point m. Behälteranordnung (5), welche folgendes aufweist: - einen Behälter (6) mit einer Behälterwand (8), - eine Lichtquelle (30) zum Einleiten von Licht in die Behälterwand (8) an einer ersten Stelle der Behälterwand (8), - einen Lichtdetektor (40, 45) zum Erfassen von zumindest an einer zweiten Stelle der Behälterwand (8) austretendem Licht, und - eine Steuerungsvorrichtung, welche mit dem Lichtdetektor (40, 45) zum Erfassen von an der zweiten Stelle aus der Behälterwand (8) austretendem Licht verbunden ist und dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.Container arrangement (5), which has the following: - a container (6) with a container wall (8), a light source (30) for introducing light into the container wall (8) at a first location on the container wall (8), - a light detector (40, 45) for detecting light emerging at least at a second location on the container wall (8), and - A control device which is connected to the light detector (40, 45) for detecting light emerging from the container wall (8) at the second location and is configured to carry out a method according to one of the preceding claims. Behälteranordnung (5) nach Anspruch 10, - wobei die Behälterwand (8) eine erste Schicht (10) und eine zweite Schicht (20) aufweist, - wobei die erste Schicht (10) innenliegend ist, und - wobei die Lichtquelle (30) das Licht nur in die erste Schicht (10) einleitet.Container arrangement (5) after Claim 10 , - The container wall (8) has a first layer (10) and a second layer (20), - The first layer (10) is on the inside, and - The light source (30) only emits the light into the first layer ( 10) initiates. Behälteranordnung (5) nach Anspruch 11, - wobei die erste Schicht (10) optisch transparent ist.Container arrangement (5) after Claim 11 , - The first layer (10) being optically transparent. Behälteranordnung (5) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, - wobei die erste Schicht (10) aus Kunststoff ausgebildet ist.Container arrangement (5) according to one of the Claims 11 or 12th , - The first layer (10) being formed from plastic. Behälteranordnung (5) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, - wobei die zweite Schicht (20) aus kohlenfaserverstärktem Kunststoff ausgebildet ist.Container arrangement (5) according to one of the Claims 11 to 13 , - The second layer (20) being formed from carbon fiber reinforced plastic. Behälteranordnung (5) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, - wobei der Behälter (6) ein Drucktank für gasförmigen Kraftstoff ist.Container arrangement (5) according to one of the Claims 10 to 14 , - The container (6) is a pressure tank for gaseous fuel. Behälteranordnung (5) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, - wobei die Lichtquelle (30) eine Leuchtdiode ist.Container arrangement (5) according to one of the Claims 10 to 15 , - wherein the light source (30) is a light emitting diode.
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