DE102019132061A1 - Verfahren zur Befüllung und/oder Entnahme von Gas aus mindestens einem Druckbehälter eines Druckbehältersystems sowie Kraftfahrzeug und Servicevorrichtung - Google Patents

Verfahren zur Befüllung und/oder Entnahme von Gas aus mindestens einem Druckbehälter eines Druckbehältersystems sowie Kraftfahrzeug und Servicevorrichtung Download PDF

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Alexander Zotter
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Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß ein Verfahren zur Befüllung eines Druckbehältersystems eines Kraftfahrzeugs mit Gas oder zur Entnahme von Gas aus dem Druckbehältersystem, umfassend die Schritte: i) Erfassen von mindestens einem Wert, der indikativ ist für das im Druckbehältersystem vorhandene Gas; und ii) Anpassen von mindestens einem Parameter der Befüllung oder der Entnahme basierend auf dem erfassten Wert. Ferner betrifft die Technologie ein Kraftfahrzeug, eine Servicevorrichtung und ein computerlesbares Speichermedium.

Description

  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zur Befüllung eines Druckbehältersystems eines Kraftfahrzeugs mit Gas und/oder zur Entnahme von Gas aus dem Druckbehältersystem. Ferner betrifft die hier offenbarte Technologie ein Kraftfahrzeug mit einem Druckbehältersystem und eine Servicevorrichtung für das Kraftfahrzeug, die eingerichtet sind, eines der hier offenbarten Verfahren auszuführen.
  • Bei der Wartung von Kraftfahrzeugen mit Druckbehältersystemen müssen regelmäßig bestimmte Tätigkeiten durchgeführt werden, insbesondere:
    • - Entleeren des Brennstoffleitungssystems, z.B. der Vorlaufleitung zwischen dem Druckbehälter und der Brennstoffzelle;
    • - Entleeren des Druckbehälters (Enttanken);
    • - Inertisieren des Druckbehälters; und/oder
    • - Überprüfen der Dichtigkeit des Druckbehälters.
  • Das Risiko einer Fehlbedienung kann durch Qualifizierung der Wartungsmitarbeiter reduziert werden. Wenn diese Wartungsarbeiten jedoch manuell durchgeführt werden, ist eine Fehlbedienung nicht ganz auszuschließen. Ferner sind die einzelnen Schritte zeitintensiv. Aus der DE 10 2015 218 235 A1 ist eine Servicevorrichtung bekannt, die die Tätigkeiten während der Wartungsarbeiten zumindest teilautomatisiert.
  • Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, die Prozesse während der Wartungsarbeiten weiter zu verbessern. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zur Befüllung eines Druckbehältersystems eines Kraftfahrzeugs mit Gas und/oder zur Entnahme von Gas aus dem Druckbehältersystem. Das Verfahren umfasst die Schritte:
    • - Erfassen von mindestens einem Wert, der indikativ ist für die Zusammensetzung des im Druckbehältersystem vorhandenen Gases oder Gasgemisches; und
    • - Anpassen von mindestens einem Parameter der Befüllung bzw. der Entnahme basierend auf dem erfassten Wert.
  • Zweckmäßig werden diese Schritte nicht während einer Betankung mit Brennstoff an einer Tankstelle, sondern insbesondere nur während der Wartungsarbeiten durchgeführt. Bevorzugt werden die Schritte durchgeführt während des Inertisierens von mindestens einem Druckbehälter des Druckbehältersystems bzw. während der Dichtheitsprüfung von mindestens einem Druckbehälter des Druckbehältersystems.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Kraftfahrzeug (z.B. Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge), umfassend mindestens ein Druckbehältersystem zur Speicherung von Brennstoff und mindestens ein fahrzeugseitiges Steuergerät, wobei das Kraftfahrzeug eingerichtet ist, eines der hier offenbarten Verfahren auszuführen.
  • Das Druckbehältersystem dient zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigen Brennstoff. Das Druckbehältersystem kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das mit komprimiertem (auch Compressed Natural Gas oder CNG genannt) oder verflüssigtem (auch Liquid Natural Gas oder LNG genannt) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird.
  • Das Druckbehältersystem ist mit mindestens einem Energiewandler fluidverbunden, der eingerichtet ist, die chemische Energie des Brennstoffs in andere Energieformen umzuwandeln. Der mindestens eine Energiewandler ist eingerichtet, die chemische Energie des Brennstoffs in andere Energieformen umzuwandeln, beispielsweise in elektrische Energie und/oder in Bewegungsenergie. Der Energiewandler kann beispielsweise eine Brennkraftmaschine oder ein Brennstoffzellensystem/ Brennstoffzellenstapel mit mindestens einer Brennstoffzelle sein.
  • Ein solches Druckbehältersystem umfasst mindestens einen Druckbehälter, insbesondere einem composite overwrapped pressure vessel. Der Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter oder ein Hochdruckgasbehälter sein. Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, 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 bei den vorgenannten Betriebsdrücken auch bei Temperaturen zu speichern, die deutlich unter der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeuges liegen. Ein solcher Druckbehälter kann beispielsweise von einem Rohrspeichersystem ausgebildet werden, das eine Mehrzahl an Speicherrohren aufweist, die jeweils ein Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis mit einem Wert zwischen 5 und 40, bevorzugt zwischen 7 und 25, und besonders bevorzugt zwischen 9 und 15 aufweisen. Das Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis ist der Quotient aus der Länge des Speicherrohrs im Zähler und dem Außendurchmesser des Speicherrohrs im Nenner. Zweckmäßig sind die Speicherrohre parallel zueinander angeordnet und/oder an deren Enden miteinander fluidverbunden.
  • Das kraftfahrzeugseitige Steuergerät ist zweckmäßig eingerichtet, die hier offenbarten Verfahrensschritte durchzuführen. Hierzu kann das Steuergerät basierend auf bereitgestellten Signalen die Aktuatoren des Systems zumindest teilweise und bevorzugt vollständig regeln (engl. closed loop control) oder steuern (engl. open loop control). Das Steuergerät kann zumindest das Druckbehältersystem beeinflussen. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuergerät auch in einem anderen Steuergerät mit integriert sein, z.B. in einem übergeordneten Steuergerät. Das Steuergerät kann mit weiteren Steuergeräten des Kraftfahrzeuges interagieren.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Servicevorrichtung für ein Druckbehältersystem eines Kraftfahrzeuges. Eine Servicevorrichtung ist eine Vorrichtung, die für den Service eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird, beispielsweise bei Reparaturarbeiten und/oder Wartungsarbeiten bzw. regelmäßigen Kontrollen. Nicht umfasst ist mit dem Begriff Servicevorrichtung die normale Betankung eines Druckbehältersystems an einer Tankstelle. Die Servicevorrichtung kann an das Kraftfahrzeug anschließbar sein i) über die Betankungskupplung zur regulären Betankung mit Brennstoff, und/oder ii) über eine gesonderte Service-Schnittstelle, die beispielsweise stromab von einem Druckminderer vorgesehen ist, insbesondere in einem Entnahmepfad zwischen dem mindestens einem Druckbehälter und dem Energiewandler.
  • Ferner umfasst die Servicevorrichtung eine serviceseitige Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung kann eine Steuerung (eng.: open loop control) und/oder eine Regelung (eng.: closed loop control) ausführen. Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, Informationen aus dem fahrzeugseitigen Steuergerät auszulesen. Dies kann über bekannte Kommunikationsverbindungen evtl. auch kabellos erfolgen. Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, Fahrzeugdaten (z.B. Tankinformationen) zu verarbeiten.
  • Zweckmäßig kann die Steuereinrichtung die Aktuatorik und Sensorik an beiden Systemen (Kraftfahrzeug und Servicevorrichtung) auslesen und steuern/regeln. Die Steuereinrichtung kann insbesondere eingerichtet sein, das Absperrventil des Druckbehälters vom Druckbehältersystem anzusteuern.
  • Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, Informationen über den Zustand des Druckbehältersystems zu verarbeiten. Vorteilhaft werden beispielsweise Druck-, Temperatur- und Füllstandsinformationen oder weitere Informationen von der Steuereinrichtung verarbeitet. Aus diesen Informationen können beispielsweise Steuerbefehle für das Druckbehältersystem generiert werden. Ferner können diese Informationen zur Diagnose genutzt werden. Zu diesem Zweck kann die Servicevorrichtung vorteilhaft eine Brennstoff-Analysevorrichtung aufweisen.
  • Die Servicevorrichtung kann mindestens einen Gassensor umfassen, der die Reinheit des Brennstoffes (z.B. Wasserstoffreinheit) bestimmt. Bei Wartungsarbeiten kann der Druckbehälter mit einem inerten Gas befüllt werden. Für den regulären Betrieb des Kraftfahrzeuges mit einer Brennstoffzelle ist aber eine bestimmte Wasserstoffgehalt bzw. Reinheit erforderlich. Um diese zu erreichen wird ein Druckbehältersystem (insbesondere nach einem Serviceeinsatz) durch eine Druckwechselspülung quasi „gereinigt“. Eine Druckwechselspülung ist ein Vorgang, bei dem das Druckbehältersystem mehrfach (z.B. drei oder fünf Wiederholungen) mit Brennstoff bis zu einem gewissen Füllgrad bzw. Fülldruck gefüllt und dann wieder entleert wird.
  • Aus den vorgenannten Zustandsinformationen sowie weiteren Informationen, z.B. den Daten der Brennstoff-Analyse oder den historischen (Fahrzeug-) Daten des Druckbehältersystems, sind gegebenenfalls Rückschlüsse über den Zustand des Druckbehältersystems möglich (z.B. Güte der Vakuumisolation, Zustand der Verstärkung des Innenbehälters, Art bzw. Grund einer Fahrzeugstörung, Restlebensdauer, etc..). Die erhaltenen bzw. bestimmten Daten können weiter ausgewertet, gespeichert und/oder angezeigt werden.
  • Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, das Druckbehältersystem so anzusteuern, dass der im Druckbehältersystem gespeicherte Brennstoff aus dem Kraftfahrzeug zumindest teilweise abgeführt wird. Bevorzugt wird der Druckbehälter bis zu einem minimalen Mindestdruck oder ganz entleert. Es handelt sich also bevorzugt um eine Vorrichtung zur halbautomatischen Entspannung des Druckbehälters.
  • Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, nach dem Serviceeinsatz das Druckbehältersystem zumindest teilweise wieder mit Brennstoff zu befüllen. Hierzu kann die Servicevorrichtung selbst einen Brennstoffspeicher umfassen, bevorzugt einen kryogenen Hochdruckbehälter. Alternativ oder zusätzlich kann die Servicevorrichtung an einen externen Brennstoffspeicher angeschlossen sein, beispielsweise einen Speicher der Servicewerkstatt. Der Brennstoffspeicher ist fluidverbunden mit der Betankungskupplung. Fahrzeugseitig fließt der Brennstoff von der Betankungskupplung durch den Vorlauf in den Druckbehälter.
  • Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, die Dichtheit des Druckbehältersystems zu prüfen. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Servicevorrichtung die zeitliche Änderung des Behälterdrucks direkt oder indirekt bestimmt. Ferner kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, einen Prüfdruck im Druckbehältersystem aufzubauen und/oder zu halten. Ein solcher Test ist beispielsweise nach einem Serviceeingriff sinnvoll, bevor also das Drucksystem wieder mit den regulären Betriebsdrücken betrieben wird. Ferner kann die Vorrichtung eingerichtet sein, Helium, Stickstoff und/oder Wasserstoff, oder allgemein ein Prüfgas, zu speichern. Beispielsweise kann der Dichtheitstest mit einem der drei Gase durchgeführt werden, vorzugsweise mit Helium.
  • Die Steuereinrichtung kann ferner eingerichtet sein, den Druckbehälter zu inertisieren. Hierzu kann die Steuereinrichtung beispielsweise eine Gasversorgung (z.B. in Druckflaschen) aufweisen. Beispielsweise kann als Inertgas Stickstoff oder Kohlendioxid eingesetzt werden. Bevorzugt wird zum Inertisieren mehrfach (z.B. drei oder fünf Wiederholungen) der Druckbehälter mit Inertgas bis zu einem gewissen Füllgrad bzw. Fülldruck gefüllt und dann wieder entleert. Bevorzugt wird der Druckbehälter nach dem Inertisieren und/oder nach dem Dichtheitstest mit einen Referenzdruck gefüllt. Ist das Druckbehältersystem inertisiert, enthält das System kein oder nur geringe Mengen an brennbarem Gas. Die Brandgefahr wird somit deutlich verringert bzw. ausgeschlossen.
  • Bevorzugt umfasst die Vorrichtung einen Anschluss zur Brennstoffabfuhr in die Umgebung. Beispielsweise kann die Vorrichtung an einen werkstattseitigen Brennstoffabzug (z.B. ein Kamin) angeschlossen sein.
  • Vorteilhaft kann die Vorrichtung ausgebildet sein, die Reinheit des Brennstoffs zu ermitteln. Sofern der Brennstoff verunreinigt ist, kann es beispielsweise an den Anschluss zur Brennstoffabfuhr oder Brennstoffreinigungs- oder Verwertungseinheit (z.B. thermisch umwandeln, Turbine betreiben, etc.) geleitet werden. Falls der Brennstoff ausreichend rein ist (z.B. für den Betrieb in einer Brennstoffzelle geeignet), kann der Brennstoff in einen Brennstoffspeicher gespeichert werden.
  • Die Servicevorrichtung kann weitere Komponenten umfassen wie beispielsweise Filter, Ventile, Bedienpanel, Sensoren, Leitungen.
  • Vorteilhaft kann die Servicevorrichtung eine Batterie und eine Brennstoffzelle oder einen Verbrennungsmotor umfassen (evtl. mit Generator zum Aufladen einer Batterie). Die Brennstoffzelle und der Verbrennungsmotor sind zweckmäßig so ausgelegt, dass sie die Energie bereitstellen, die zum Betrieb der Servicevorrichtung benötigt wird. Bevorzugt kann dann auf eine externe Energieversorgung verzichtet werden. Der Verbrennungsmotor oder die Brennstoffzelle könnten mit dem Brennstoff aus dem zu enttankenden System betrieben werden und die überschüssige Energie speichern (HV Speicher) oder ins Netz einspeisen.
  • Wie eingangs erwähnt, umfasst das hier offenbarte Verfahren den Schritt: Erfassen von mindestens einem Wert, der indikativ ist für die Zusammensetzung des im Druckbehältersystem vorhandenen Gases.
  • Zweckmäßig kann das Gas im Wesentlichen Brennstoff und Inertgas umfassen. Mit anderen Worten können im Gas auch etwaige Verunreinigungen enthalten sein, die für die Funktion unbeachtlich sind. Insbesondere kann der Brennstoffanteil im Gas ausgewertet werden. Bevorzugt kann der Wert indikativ sein für den gasförmigen Brennstoff und/oder für das Inertgas, wobei mindestens ein Parameter der Befüllung und/oder der Entnahme für Brennstoff anders ist als für ein Inertgas. Zweckmäßig können für Brennstoff und für Inertgas jeweils unterschiedliche Parameter in einem elektronischen Speicher hinterlegt sein. Falls erfasst wird, dass im Druckbehältersystem ausschließlich oder zumindest oberhalb einer Brennstoffgrenzkonzentration (z.B. mindestens 70% oder mindestens 80% oder mindestens 90% oder mindestens 95%) Brennstoff vorhanden ist, so können für die Befüllung und/oder für die Entnahme die Parameter herangezogen werden, die im elektronischen Speicher für den Fall hinterlegt sind, dass sich lediglich Brennstoff im Druckbehältersystem befindet. Falls indes erfasst wird, dass im Druckbehältersystem ausschließlich oder zumindest oberhalb einer Inertgasgrenzkonzentration (z.B. mindestens 70% oder mindestens 80% oder mindestens 90% oder mindestens 95%) Inertgas vorhanden ist, so können für die Befüllung und/oder für die Entnahme die Parameter herangezogen werden, die im elektronischen Speicher für den Fall hinterlegt sind, dass sich lediglich Inertgas im Druckbehältersystem befindet. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird für Gasgemische zwischen diesen Grenzkonzentrationen (d.h. „fast ausschließlich Brennstoff“ und „fast ausschließlich Inertgas“) ebenfalls die Konzentration erfasst und für die Parameter interpolierte Werte angenommen.
  • Die Parameter können all diejenigen Parameter sein, die während der Befüllung und/oder während der Entnahme von Gas aus dem mindestens einen Druckbehälter variiert werden können. Insbesondere kann die Anpassung von mindesten einem Parameter den Schritt umfassen, wonach die maximale Entnahmerate bzw. die maximale Befüllrate basierend auf dem erfassten Wert geändert wird. Die maximale Entnahmerate bzw. maximale Befüllrate ist die maximale zeitliche Änderungsrate. Diese maximale Entnahmerate bzw. maximale Befüllrate kann anhand der zeitlichen Druckänderungsrate geregelt werden. Alternativ ist vorstellbar, dass der max. Volumenstrom bzw. der maximale Massenstrom als Regel- bzw. Steuergröße herangezogen wird.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die eine maximale Inertgas-Entnahmerate mindestens um 50% oder 100% oder 150% höher ist als eine maximale Brennstoff-Entnahmerate (jeweils bezogen auf die maximale Brennstoff-Entnahmerate), wobei die Entnahme von Gas aus dem Druckbehältersystem auf die maximale Inertgas-Entnahmerate begrenzt ist, wenn der mindestens eine Wert indikativ dafür ist, dass die Inertgaskonzentration im Druckbehältersystem oberhalb der Inertgasgrenzkonzentration liegt, und wobei die Entnahme von Gas aus dem Druckbehältersystem auf die maximale Brennstoff-Entnahmerate begrenzt ist, wenn der mindestens eine Wert indikativ dafür ist, dass die Brenngaskonzentration im Druckbehältersystem oberhalb der Brennstoffgrenzkonzentration liegt. In einer einfacheren Ausgestaltung wird nicht direkt oder indirekt die exakte Konzentration bestimmt, sondern vereinfachend auf „im Wesentlichen ausschließlich Brennstoff“ oder auf „im Wesentlichen ausschließlich Inertgas“ entschieden.
  • Der mindestens eine Wert kann direkt erfasst werden, insbesondere mittels mindestens einem Gassensor und bevorzugt während des Enttankens. Ein Gassensor ist ein Chemosensor für die Detektion gasförmiger Substanzen. Der Anteil bestimmter chemischer Inhaltsstoffe des Gases wird vom Sensor in ein elektrisches Signal umgewandelt. Der mindestens eine Gassensor kann im Kraftfahrzeug und/oder in der Servicevorrichtung vorgesehen sein.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist lediglich ein Gassensor vorgesehen, der den Brennstoff bzw. die Brennstoffkonzentration erfassen kann. Anstatt einer maximalen Inertgasgrenzkonzentration wird dann bei Unterschreiten einer minimalen Brennstoffgrenzkonzentration davon ausgegangen, dass ausschließlich oder annähernd ausschließlich Inertgas im Druckbehältersystem vorhanden ist.
  • Der mindestens eine Wert kann alternativ oder zusätzlich indirekt erfasst werden. Insbesondere kann die Zusammensetzung des im Druckbehältersystem vorhandenen Gases erfasst werden anhand der thermodynamischen Größen vom Gas, insbesondere anhand der Temperatur, der Dichte und/oder dem Druck und besonders bevorzugt anhand des Temperaturverlauf und/ oder der Endtemperatur bzw. der Temperaturänderung gegenüber Start-Temperatur des Gases im Druckbehälter. Bevorzugt können die thermodynamischen Zustandsänderungen erfasst werden, besonders bevorzugt der Druck-Temperaturverlauf. Bevorzugt können anhand der Temperatur und des Druckes des Gases im Druckbehältersystem bzw. deren zeitliche Änderungen auf das Gas geschlossen werden. Bevorzugt erfolgt die Befüllung bzw. Entnahme bei einer vorgegebenen (zweckmäßig konstanten) Druckrampe.
  • Vorteilhaft wird die Anzahl an Befüllungen und/oder Entnahmen erfasst und für die Erfassung des im Druckbehältersystem vorhandenen Gases herangezogen. Besonders bevorzugt werden dabei die Start- und Enddrücke erfasst. Ferner vorteilhaft wird bei jeder Befüllung direkt oder indirekt erfasst, welches Gas (z.B. Inertgas oder Brennstoff) dem Druckbehältersystem zugeführt wird. Anhand der Anzahl an Befüllungen und/oder Entnahmen und in Kenntnis des zugeführten Gases lässt sich näherungsweise das Gas bzw. die Gaszusammensetzung bestimmen bzw. anders erfasste Werte plausibilisieren. Eine solche indirekte Erfassung des Wertes ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Erfassung fahrzeugseitig implementiert ist. Vorteilhaft hat die hier offenbarte Technologie keine oder nur geringe Auswirkungen auf die Herstellkosten pro Fahrzeug. Zweckmäßig kann zur genaueren Bestimmung der Gaskonzentration in einer Servicevorrichtung ein solcher Gassensor vorgesehen sein. Zweckmäßig können sowohl die fahrzeugseitig generierten Werte mit den servicevorrichtungsseitig generierten Werte abgeglichen werden. Eine solche redundante Erfassung des mindestens einen Wertes ist besonders sicher.
  • Die Anpassung von mindestens einem Parameter der Befüllung und/oder der Entnahme basierend auf dem erfassten Wert kann fahrzeugseitig und/oder durch Aktuatoren der Servicevorrichtung erfolgen.
  • Das hier offenbarte Verfahren kann ferner den Schritt umfassen, wonach die Servicevorrichtung zum Inertisieren des Druckbehältersystems an das Druckbehältersystem angeschlossen wird.
  • In einer Ausgestaltung begrenzt die Servicevorrichtung die Enttankungsgeschwindigkeit auf die maximale Entnahmerate des Druckbehältersystems. Alternativ oder zusätzlich kann das Kraftfahrzeug die Enttankungsgeschwindigkeit auf die maximale Entnahmerate des Druckbehältersystems begrenzen.
  • Die hier offenbarte Technologie kann ferner den Schritt umfassen, wonach anhand des erfassten Werts beurteilt wird, ob eine gewünschte Soll-Zusammensetzung vom Gas im Druckbehältersystem erreicht ist. Ferner kann das Verfahren den Schritt umfassen, wonach mindestens eine Folgemaßnahme durchgeführt wird, wenn die Soll-Zusammensetzung erreicht oder überschritten wurde. Beispielsweise kann eine oder mehrere der nachstehenden Folgemaßnahmen durchgeführt werden:
    • - Beendung der automatisierten Druckwechselspülungen (d.h. aufeinanderfolgende Befüllungen und Entnahmen),
    • - Unterbrechung des Serviceprozesses,
    • - Ausgeben einer Mitteilung, insbesondere an einen Service-Mitarbeiter,
    • - Schließen von mindestens einem Tankabsperrventil des Druckbehältersystems,
    • - Schließen etwaiger Ventile an kraftfahrzeug-externen Brennstoff-Druckspeichern, und/oder
    • - Ausgeben eines Audiosignal und/oder eines visuellen Signals mittels der Signalausgabeeinrichtungen des Kraftfahrzeugs (z.B. Hupe, Blinker).
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner ein computerlesbares Speichermedium, auf welchem Programminstruktionen gespeichert sind, die bei Ausführung durch einen Mikroprozessor diesen veranlassen, mindestens eines der hier offenbarten Verfahren auszuführen.
  • Die hier offenbarte Technologie wird auch durch folgendes Verfahren beschrieben:
    • Verfahren zum Service eines (CcH2- oder CGH2-) Druckbehältersystems von einem Kraftfahrzeug, umfassend die Schritte:
      • - Herstellen einer Fluidverbindung zwischen einer Servicevorrichtung (insbesondere eine Servicevorrichtung wie sie hier offenbart ist) und dem Druckbehälter, vorzugsweise durch Kuppeln des servicevorrichtungsseitiges Betankungskupplungsteil an das kraftfahrzeugseitige Betankungskupplungsteil des Kraftfahrzeuges; und
      • - Ansteuerung des Druckbehältersystems, vorzugsweise durch die hier offenbarte Steuereinrichtung.
  • Das Verfahren kann ferner mindestens einen der nachstehenden Schritte aufweisen:
    • - Verarbeiten von Informationen über den Zustand des Druckbehältersystems, insbesondere Druck-, Temperatur- und Füllstandsinformationen;
    • - Auslesen der Informationen aus einem Steuergerät des Kraftfahrzeuges;
    • - Ansteuern des Druckbehältersystems, so dass der im Druckbehältersystem gespeicherte Brennstoff aus dem Kraftfahrzeug zumindest teilweise abgeführt wird;
    • - Zumindest teilweises Befüllen des Druckbehältersystems nach dem Serviceeinsatz mit Brennstoff;
    • - Prüfen der Dichtheit des Druckbehältersystems;
    • - Inertisieren und Druckwechselspülen des Druckbehältersystems;
    • - Analyse des Brennstoffs, der dem Druckbehältersystem entnommen wurde; und/oder
    • - Weiterleiten des Brennstoffs an einen Anschluss zur Brennstoffabfuhr oder an einen Brennstoffspeicher in Abhängigkeit von der Qualität (z.B. Reinheit) des Brennstoffs.
  • Bevorzugt werden die hier offenbarten Verfahren durch die hier offenbarte Servicevorrichtung, insbesondere deren Steuereinrichtung, durchgeführt. Die einzelnen Schritte der hier offenbarten Verfahren können in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden. Die Anordnung der einzelnen Schritte in der Beschreibung und in den Ansprüchen ist nicht einschränkend auszulegen. Sofern bei der hier offenbarten Technologie die Rede davon ist, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist, eine Funktion oder einen Vorgang auszuüben, so soll gleichzeitig mit umfasst sein, dass die Servicevorrichtung insgesamt eingerichtet ist, die Funktion oder einen Vorgang auszuüben.
  • Mit der hier offenbarten Technologie lassen sich Reparaturarbeiten und Wartungseingriffe sicher und reproduzierbar durchführen. Zudem kann vorteilhaft die Servicezeit reduziert werden. Die ermittelten Fahrzeugdaten können einfach gespeichert werden für eine zukünftige Nutzung, z.B. bei späteren Servicearbeiten, und/oder zur Dokumentation.
  • Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie ein Verfahren zur Befüllung bzw. zur Entnahme von Gas bzw. Gasgemisch. Wird an geeigneter Stelle im Gas-Speichersystem ein Gassensor verbaut, der die Art des Gases ermitteln kann bzw. zwischen mehreren möglichen zu befüllenden Gasen unterscheiden kann, so können die Grenzwerte für Massenströme und Druckrampen entsprechend des jeweiligen Gases angepasst werden. Alternativ kann die Zusammensetzung des Gases über den Verlauf der thermodynamischen Zustandsgrößen erfasst werden. Damit ist das Steuergerät in der Lage, das System auch in Zuständen außerhalb des regulären Betriebes vor Überlastungen und Schädigungen zu schützen. Ein großer Vorteil dieser Umsetzung ist, dass damit die Wahrscheinlichkeit von Fehlern durch menschliches Versagen weiter verringert wird, da das System selbst das jeweilige Gas erkennen kann und sich selbst schützt. Ein Beispiel ist Druckbehältersystem mit einem Wasserstoff-Chemosensor in der Befüllleitung. Bei einer Befüllung mit Stickstoff im Rahmen einer Inertisierung wird der verringerte Volumen-Prozent-Anteil an Wasserstoff im zugeführten Gas erkannt und das Steuergerät wechselt auf die für Stickstoff geforderten Grenzwerte für Massenströme und Druckrampen. In der Regel ist bei einem Druckbehältersystem eine Befüllung mit Wasserstoff oder Stickstoff sowie Mischungen der Gase üblich.
  • Im Rahmen der hier offenbarten Technologie wird in erster Linie der Begriff „Gas“ verwendet, der immer sowohl reine Gase als auch Gasgemische umfassen soll.
  • 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015218235 A1 [0003]

Claims (13)

  1. Verfahren zur Befüllung eines Druckbehältersystems eines Kraftfahrzeugs mit Gas und/oder zur Entnahme von Gas aus dem Druckbehältersystem, umfassend die Schritte: - Erfassen von mindestens einem Wert, der indikativ ist für die Zusammensetzung des im Druckbehältersystem vorhandenen Gases; und - Anpassen von mindestens einem Parameter der Befüllung und/oder der Entnahme basierend auf dem erfassten Wert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anpassung den Schritt umfasst, wonach eine maximale Entnahmerate und/oder eine maximale Befüllrate basierend auf dem erfassten Wert geändert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Wert indikativ ist für einen gasförmigen Brennstoff oder für ein Inertgas,
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei mindestens ein Parameter der Befüllung und/oder der Entnahme für einen Brennstoff anders ist als für ein Inertgas.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der mindestens eine Wert mit mindestens einem Gassensor erfasst wird.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Zusammensetzung vom im Druckbehältersystem vorhandenen Gas erfasst wird anhand von thermodynamischen Größen, insbesondere thermodynamischen Zustandsänderungen, und bevorzugt anhand der Dichte, Temperatur und dem Druck des Gases im Druckbehältersystem.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kraftfahrzeug die Enttankung auf die maximale Entnahmerate des Kraftfahrzeugs begrenzt, und/oder wobei das Kraftfahrzeug die Betankung auf die maximale Befüllrate des Druckbehältersystems begrenzt.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend den Schritt, wonach eine Servicevorrichtung zum Inertisieren des Druckbehältersystems an das Druckbehältersystem angeschlossen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Servicevorrichtung den Gassensor umfasst, mit dem der mindestens eine Wert erfasst wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Servicevorrichtung die Enttankung auf die maximale Entnahmerate des Druckbehältersystems begrenzt, und/oder wobei die Servicevorrichtung die Betankung auf die maximale Befüllrate des Druckbehältersystems begrenzt.
  11. Kraftfahrzeug, umfassend mindestens ein Druckbehältersystem zur Speicherung von Brennstoff und mindestens ein Steuergerät, wobei das Kraftfahrzeug eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
  12. Servicevorrichtung für einen Druckbehälter eines Kraftfahrzeugs, umfassend mindestens eine Steuereinrichtung, wobei die Servicevorrichtung eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10 auszuführen.
  13. Computerlesbares Speichermedium, auf welchem Programminstruktionen gespeichert sind, die bei Ausführung durch einen Mikroprozessor diesen veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017050473A1 (de) * 2015-09-23 2017-03-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Servicevorrichtung für ein druckbehältersystem

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017050473A1 (de) * 2015-09-23 2017-03-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Servicevorrichtung für ein druckbehältersystem

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