DE102019108381A1 - Druckbehälter, Kraftfahrzeug und Verfahren - Google Patents

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Abstract

Die hierin offenbarte Technologie betrifft einen Druckbehälter 10 als Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs, wobei der Druckbehälter 10 eine Wandung 25 und eine Identifizierungseinheit 30 aufweist, in welcher Informationen einschließlich einer Identifikationsnummer des Druckbehälters 10 elektronisch gespeichert sind.

Description

  • Die hierin offenbarte Technologie betrifft einen Druckbehälter als Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs, ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Druckbehälter sowie ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Kraftfahrzeugs und ein Verfahren zum Warten eines Kraftfahrzeugs.
  • Kraftfahrzeuge können beispielsweise mit Verbrennungsmotoren oder Brennstoffzellen betrieben werden, welche gasförmigen oder flüssigen Kraftstoff benötigen. Derartiger Kraftstoff kann beispielsweise in einem Druckbehälter gelagert werden, wobei dieser in typischen Situationen einen Innendruck aufweist, welcher über einem umgebenden Atmosphärendruck liegt. Dies hat sich insbesondere für die Lagerung von gasförmigen Kraftstoffen wie beispielsweise Wasserstoff, insbesondere in tiefkalter und/oder verflüssigter Form, als vorteilhaft herausgestellt.
  • Bei Druckbehältern ist es typischerweise erforderlich, eine Kennzeichnung in Form einer Plakette anzubringen, welche diverse Informationen über den Druckbehälter wie beispielsweise eine Identifikationsnummer enthält. Diese Kennzeichnung wird beispielsweise bei einem Service oder einer sonstigen Wartung manuell ausgelesen und ist deshalb für eine visuelle Inspektion zugänglich auszuführen. Dafür kann es typischerweise erforderlich sein, Unterbodenverkleidungen oder andere Karosserieteile des Kraftfahrzeugs zu demontieren, was beispielsweise ein Heben des Kraftfahrzeugs auf eine Hebebühne erfordern kann.
  • Des Weiteren ist es typischerweise erforderlich oder wünschenswert, gewisse behälterspezifische Daten in einer Steuerungseinheit des Kraftfahrzeugs zu hinterlegen. Dies geschieht bei bekannten Ausführungen typischerweise manuell, wobei entsprechende Daten bei einer Inbetriebnahme oder Montage des Druckbehälters im Kraftfahrzeug von einer Person eingegeben werden. Dies bezieht sich sowohl auf eine Erstinbetriebnahme wie auch auf eine Inbetriebnahme nach einer Reparatur mit Tausch von Komponenten. Die manuelle Eingabe erzeugt einen hohen Aufwand und es besteht die Gefahr einer Fehleingabe.
  • Es ist deshalb eine Aufgabe, einen im Vergleich zu bekannten Ausführungen alternativen, beispielsweise einfacher zu handhabenden Druckbehälter vorzusehen. Es sind des Weiteren Aufgaben, ein zugehöriges Kraftfahrzeug sowie zugehörige Verfahren vorzusehen.
  • Dies wird gemäß der hierin offenbarten Technologie durch einen Druckbehälter, ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren gemäß den jeweiligen Hauptansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausführungen sind beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
  • Die hierin offenbarte Technologie betrifft einen Druckbehälter als Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs. Der Druckbehälter weist eine Wandung auf, welche einen Innenraum umschließt, in welchem gasförmiger oder flüssiger Kraftstoff unter Druck lagerbar ist. Der Druckbehälter weist ferner eine Identifizierungseinheit auf, welche unlösbar mit der Wandung verbunden ist, eine Anzahl von Informationen einschließlich einer Identifikationsnummer des Druckbehälters elektronisch speichert und dazu konfiguriert ist, die Informationen drahtlos oder drahtgebunden bereitzustellen.
  • Mittels des eben beschriebenen Druckbehälters ist es möglich, die bislang auf einem Schild oder einer Plakette typischerweise vorhandenen Informationen über den Druckbehälter in elektronischer Form in der Identifizierungseinheit zu speichern und im Bedarfsfall drahtlos oder drahtgebunden bereitzustellen. Ein manuelles Ablesen, welches eine visuelle Zugänglichkeit bedingt sowie aufwändig und fehleranfällig ist, wird dadurch vermieden. Dadurch können beispielsweise Inbetriebnahme und Wartung des Druckbehälters deutlich vereinfacht werden.
  • Die in der Identifizierungseinheit gespeicherte Information kann insbesondere einem Fahrzeugsteuergerät und/oder einer Serviceeinheit, beispielsweise in einer Werkstatt oder in einer Inspektionsstelle, bereitgestellt werden. Es sei erwähnt, dass das Vorhandensein der Identifizierungseinheit das zusätzliche Vorhandensein einer Plakette am Druckbehälter nicht ausschließt. Jedoch kann gegebenenfalls auch auf die Plakette verzichtet werden, so dass die Information nur in der Identifizierungseinheit gespeichert ist und keine oder nur noch eine eingeschränkte visuelle Information auf den Druckbehälter aufgebracht ist.
  • Die Identifikationsnummer kann insbesondere eine mehrstellige numerische oder alphanumerische Folge sein, welche der eindeutigen Wiedererkennung des Behälters zwischen Produktion und Entsorgung dient.
  • Der hier offenbarte Druckbehälter dient insbesondere zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigem Kraftstoff. Der Druckbehälter kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das mit komprimiertem („Compressed Natural Gas“ = CNG) oder verflüssigtem („Liquified Natural Gas“ = LNG) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird. Ein solcher Druckbehälter kann beispielsweise ein composite overwrapped pressure vessel (COPV) sein, insbesondere ein kryogener Druckbehälter oder ein Hochdruckgasbehälter. Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, bei Umgebungstemperaturen Kraftstoff 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 Kraftstoff bei den vorgenannten Betriebsdrücken auch bei Temperaturen zu speichern, die deutlich unter der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeuges liegen.
  • Die Identifizierungseinheit kann bevorzugt in der Wandung oder in einer mit der Wandung unteilbar verbundenen Komponente des Druckbehälters eingebettet sein. Dadurch kann verhindert werden, dass die Identifizierungseinheit vom Druckbehälter entfernt wird, wodurch die Sicherheit gegen Manipulationen erhöht wird. Es kann somit davon ausgegangen werden, dass die in der Identifizierungseinheit gespeicherte Information auch tatsächlich dem jeweiligen Druckbehälter zugeordnet ist. Beispielsweise kann die Identifizierungseinheit in einer Boss eingebettet sein. Darunter wird insbesondere ein Flaschenhals des Druckbehälters verstanden, in welchem beispielsweise ein On Tank Valve (OTV) und/oder ein Tank End Plug (TEP) eingeschraubt oder eingebaut werden kann. Gemäß einer typischen Ausführung ist eine Boss untrennbar mit einem Liner und/oder einer CFK-Schicht verbunden, beispielsweise über Formschluss. Eine Wandung kann insbesondere eine faserverstärkte Schicht sein oder beinhalten.
  • Die Information kann beispielsweise ein Lebensdauerende oder ein Produktionsdatum des Druckbehälters beinhalten. Dabei handelt es sich um Informationen, welche anzeigen können, wann eine Betankung des Druckbehälters zu verhindern ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass nach Ablauf einer bestimmten Zeit nach dem Produktionsdatum oder zum Lebensdauerende der Druckbehälter nicht mehr erneut befüllt werden kann, so dass beispielsweise ein Austausch des Druckbehälters erforderlich ist. Das Lebensdauerende kann auch als Anzahl von maximalen Zyklen einer Betankung und/oder Entladung angegeben werden.
  • Die Information kann beispielsweise auch Herstellername, Modelltyp, Behälterseriennummer, Fertigungsdatum, Ablaufdatum, Fassungsvermögen, Betriebsdruck, Arbeitsdruck, Gewicht oder andere Daten beinhalten.
  • Die Identifizierungseinheit kann beispielsweise eine NFC-Einheit, eine RFID-Einheit, eine Speichereinheit oder eine Einheit zur drahtlosen und/oder drahtgebundenen Kommunikation sein oder beinhalten. Dadurch können in vorteilhafter Weise Informationen drahtlos und/oder drahtgebunden ausgelesen werden. Auch kann es ermöglicht werden, Informationen in die Identifizierungseinheit zu schreiben, was beispielsweise ebenfalls drahtlos und/oder drahtgebunden erfolgen kann. NFC steht dabei für Near Field Communication, RFID steht für Radio Frequency Identification.
  • Die Identifizierungseinheit kann bevorzugt zumindest einen unüberschreibbaren Teil aufweisen. In diesem unüberschreibbaren Teil können insbesondere Informationen gespeichert werden, welche vor einer Veränderung geschützt werden sollen, beispielsweise eine Identifikationsnummer des Druckbehälters, welche diesen Druckbehälter typischerweise eindeutig identifizieren soll. Dadurch können Manipulationen verhindert werden. Die Identifizierungseinheit kann jedoch insbesondere auch einen überschreibbaren Teil aufweisen, in welchem beispielsweise bei Inbetriebnahme oder bei einer Wartung Daten über die Inbetriebnahme oder die Wartung gespeichert werden können, so dass beispielsweise nachvollzogen werden kann, wann der Druckbehälter zum letzten Mal gewartet worden ist. Auch während eines Betriebs können Daten auf die Identifizierungseinheit geschrieben werden, so dass beispielsweise der Betrieb nachvollzogen werden kann oder Fehler identifiziert werden können.
  • Der Druckbehälter kann insbesondere in einem Kraftfahrzeug als Kraftstofftank eingebaut sein. Grundsätzlich ist ein hierin beschriebener Druckbehälter jedoch auch in anderen Anwendungen, beispielsweise in einer stationären Versorgung, einem Schiff oder einem Flugzeug verwendbar. Insbesondere wird der Druckbehälter während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs oder einer anderen mobilen Einheit verwendet, was als Abgrenzung zu Produktions- und Testphasen verstanden werden kann.
  • Der Druckbehälter kann insbesondere ein Wasserstofftank sein. Bei Wasserstoff hat sich die hierin offenbarte Technologie als besonders vorteilhaft erwiesen, da für Wasserstoff besonders hohe Anforderungen hinsichtlich der Identifikation und Wartung von Druckbehältern bestehen.
  • Die hierin offenbarte Technologie betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug, welches einen Druckbehälter wie hierin beschrieben aufweist. Hinsichtlich des Druckbehälters kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden. Der Druckbehälter weist somit die bereits weiter oben beschriebene Identifizierungseinheit auf und bringt die bereits beschriebenen Vorteile mit sich. Diese werden somit für das Kraftfahrzeug nutzbar gemacht.
  • Die hierin offenbarte Technologie betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Kraftfahrzeugs wie hierin beschrieben, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
    • - Auslesen von Informationen aus der Identifizierungseinheit, und
    • - Abspeichern der Informationen in einem Speichermodul des Kraftfahrzeugs.
  • Dieses Verfahren kann insbesondere vollautomatisch oder teilautomatisch ausgeführt werden, wobei die Informationen insbesondere elektronisch aus der Identifizierungseinheit ausgelesen und in dem Speichermodul abgespeichert werden können. Ein manuelles Ablesen und ein Eingeben der Informationen sind somit typischerweise nicht mehr erforderlich. Dadurch können die bereits weiter oben beschriebenen Vorteile erreicht werden.
  • Die hierin offenbarte Technologie betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Warten eines Kraftfahrzeugs wie hierin beschrieben, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
    • - Auslesen von Informationen aus der Identifizierungseinheit, und
    • - Warten des Kraftfahrzeugs oder des Druckbehälters in Abhängigkeit von den ausgelesenen Informationen.
  • Auch hierbei kann das Auslesen automatisiert oder teilautomatisiert erfolgen, wobei insbesondere die Informationen in elektronischer Form ausgelesen werden können und nicht mehr manuell abgelesen werden müssen. Dadurch werden die weiter oben bereits beschriebenen Vorteile erreicht.
  • Eine Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs kann insbesondere während oder unmittelbar nach der Produktion des Kraftfahrzeugs stattfinden. Dies kann sich beispielsweise auf den Einbau des Druckbehälters in das Kraftfahrzeug beziehen.
  • Unter einem Warten des Kraftfahrzeugs kann insbesondere ein üblicher Serviceaufenthalt in einer Werkstatt oder auch ein gezielter Ersatz defekter Komponenten verstanden werden. Typischerweise kann dabei auch der Druckbehälter überprüft und gegebenenfalls so verändert werden, dass er weiterhin sicher betrieben werden kann.
  • Bei den beschriebenen Verfahren kann bezüglich des Kraftfahrzeugs auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden. Dies gilt insbesondere für den im Kraftfahrzeug verbauten Druckbehälter.
  • Ein Druckbehälter kann beispielsweise während der Produktion mit einer elektronischen Einheit wie beispielsweise der bereits erwähnten Identifizierungseinheit versehen werden. Hierbei kann beispielsweise ein RFID- oder NFC-Chip oder ein anderes geeignetes Speichermedium verwendet werden. Auf der elektronischen Einheit können erforderliche Informationen bereitstehen. Diese Einheit kann beispielsweise drahtlos oder drahtgebunden mit einem Steuergerät verbunden werden und die Informationen können automatisch von dem Steuergerät erfasst und den entsprechenden Funktionen bereitgestellt werden. Diese Verbindung kann dauerhaft, beispielsweise im Betrieb, oder nur zu dem Zeitpunkt der Inbetriebnahme, eines Service oder einer Wartung hergestellt werden, um entsprechende Informationen zu verarbeiten und/oder bereitzustellen.
  • Informationen aus der elektronischen Einheit bzw. der Identifizierungseinheit können beispielsweise direkt einem Servicemitarbeiter übertragen und/oder angezeigt werden, sie können in einer Datenbank gespeichert werden oder auch für einen Vergleich (Historie) verwendet werden. Die Identifizierungseinheit kann beispielsweise direkt mit einem Steuergerät verbunden werden. Die Daten können beispielsweise für weitere Funktionen verarbeitet werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel entnehmen. Dabei zeigt:
    • 1: einen Druckbehälter.
  • 1 zeigt einen Druckbehälter 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Druckbehälter 10 weist einen Innenraum 20 auf, welcher von einer Wandung 25 umschlossen ist. In dem Innenraum 20 kann insbesondere unter Druck stehender Kraftstoff wie beispielsweise Wasserstoff gelagert werden. Dieser kann als Kraftstoff für ein Kraftfahrzeug, in welchem der Druckbehälter 10 verwendet werden kann, dienen.
  • Die Wandung 25 ist vorliegend aus einem innenliegenden Liner 26 und einer CFK-Schicht 27 aufgebaut. Die Abkürzung CFK steht dabei für kohlenfaserverstärkten Kunststoff. Linksseitig weist der Druckbehälter 10 eine Boss 15 auf, woran sich ein On Tank Valve 17 anschließt. Dieses dient zur Entnahme von Kraftstoff aus dem Innenraum 20 und zum Befüllen.
  • In der Wandung 25, vorliegend in der CFK-Schicht 27, ist eine Identifizierungseinheit 30 angeordnet, welche fest in der Wandung 25 eingebettet ist und somit nicht aus der Wandung 25 bzw. vom Druckbehälter 10 entfernt werden kann. In der Identifizierungseinheit 30 sind Informationen wie insbesondere eine eindeutige Identifikationsnummer des Druckbehälters 10 sowie ein Produktionsdatum gespeichert. Diese Daten sind in einem nicht überschreibbaren Teil der Identifizierungseinheit 30 gespeichert und können somit während der gesamten Lebensdauer des Druckbehälters 10 nicht verändert werden. Des Weiteren weist die Identifizierungseinheit 30 jedoch auch einen Bereich auf, welcher überschrieben werden kann, so dass beispielsweise bei einer Herstellung, während einer Inbetriebnahme, während eines Betriebs oder während einer Wartung Informationen darin abgespeichert werden können. Dies erleichtert ein Verfolgen derartiger Aktivitäten.
  • Um Daten aus der Identifizierungseinheit 30 auszulesen oder darin abzuspeichern, ist diese vorliegend als RFID-Modul ausgebildet. Es sei jedoch erwähnt, dass hierbei auch andere Technologien verwendet werden können. RFID ermöglicht jedoch in vorteilhafter Weise eine drahtlose Kommunikation.
  • Wird der Druckbehälter 10 in ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug eingebaut, so können die erwähnten Informationen aus der Identifizierungseinheit 30 ausgelesen und automatisiert in einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs abgespeichert werden. Wird der Druckbehälter 10 gewartet, können ebenfalls drahtlos Informationen ausgelesen werden, was auch automatisiert erfolgen kann.
  • Durch die Identifizierungseinheit 30 kann auf eine separat angebrachte Plakette mit Informationen am Druckbehälter 10 verzichtet werden. Alternativ kann jedoch trotzdem eine solche Plakette angebracht werden, um für den Fall einer Fehlfunktion der Identifizierungseinheit 30 die Informationen visuell verfügbar zu haben.

Claims (10)

  1. Druckbehälter (10) als Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs, aufweisend - eine Wandung (25), welche einen Innenraum (20) umschließt, in welchem gasförmiger oder flüssiger Kraftstoff unter Druck lagerbar ist, und - eine Identifizierungseinheit (30), welche unlösbar mit der Wandung (25) verbunden ist, eine Anzahl von Informationen einschließlich einer Identifikationsnummer des Druckbehälters (10) elektronisch speichert, und dazu konfiguriert ist, die Informationen drahtlos oder drahtgebunden bereitzustellen.
  2. Druckbehälter (10) nach Anspruch 1, - wobei die Identifizierungseinheit (30) in der Wandung (25) oder in einer mit der Wandung (25) unteilbar verbundenen Komponente des Druckbehälters (10) eingebettet ist.
  3. Druckbehälter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Informationen ein Lebensdauerende oder ein Produktionsdatum des Druckbehälters (10) beinhalten.
  4. Druckbehälter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Identifizierungseinheit (30) eine NFC-Einheit, eine RFID-Einheit, eine Speichereinheit oder eine Einheit für drahtlose Kommunikation ist oder beinhaltet.
  5. Druckbehälter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Identifizierungseinheit (30) zumindest einen unüberschreibbaren Teil aufweist.
  6. Druckbehälter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der Druckbehälter (10) in einem Kraftfahrzeug als Kraftstofftank eingebaut ist.
  7. Druckbehälter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der Druckbehälter (10) ein Wasserstofftank ist.
  8. Kraftfahrzeug, welches einen Druckbehälter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Kraftstofftank aufweist.
  9. Verfahren zur Inbetriebnahme eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 8, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - Auslesen von Informationen aus der Identifizierungseinheit (30), und - Abspeichern der Informationen in einem Speichermodul des Kraftfahrzeugs.
  10. Verfahren zum Warten eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 8, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - Auslesen von Informationen aus der Identifizierungseinheit (30), und - Warten des Kraftfahrzeugs oder des Druckbehälters (10) in Abhängigkeit von den ausgelesenen Informationen.
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