DE102020213575A1

DE102020213575A1 - Vehicle with a fuel tank, a tank control unit and a system with a sensor interface and at least one communication interface

Info

Publication number: DE102020213575A1
Application number: DE102020213575.4A
Authority: DE
Inventors: Mark Hellmann; Markus Brenk
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-10-29
Filing date: 2020-10-29
Publication date: 2022-05-05
Also published as: WO2022089951A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug (1) mit einem Brennstofftank (8) und einem Tanksteuergerät (7), wobei das Tanksteuergerät (7) mit zumindest einem Sensor (9, 10) des Brennstofftanks (8) zur Erfassung von Messdaten des Brennstofftanks (8) verbunden ist. Das Fahrzeug (1) weist ein System (11) mit einer Sensorschnittstelle und zumindest einer Kommunikationsschnittstelle (12, 13) auf, wobei die Sensorschnittstelle zur Erfassung von Messdaten des Brennstofftanks (8) mit dem zumindest einem Sensor (9, 10) des Brennstofftanks (8) verbunden ist und die zumindest eine Kommunikationsschnittstelle (12, 13) zur Kommunikation der Messdaten und/oder eines aus den erfassten Messdaten abgeleiteten Zustands des Brennstofftanks (8) eingerichtet ist.The invention relates to a vehicle (1) with a fuel tank (8) and a tank control unit (7), the tank control unit (7) having at least one sensor (9, 10) on the fuel tank (8) for acquiring measurement data from the fuel tank (8). connected is. The vehicle (1) has a system (11) with a sensor interface and at least one communication interface (12, 13), the sensor interface for acquiring measurement data of the fuel tank (8) being connected to the at least one sensor (9, 10) of the fuel tank ( 8) and the at least one communication interface (12, 13) is set up to communicate the measurement data and/or a state of the fuel tank (8) derived from the measurement data recorded.

Description

Stand der TechnikState of the art

Brennstoffzellensysteme mit PEM-Brennstoffzellen sind bereits in ersten Serienanwendungen am Markt verfügbar und haben ein großes Potenzial eine maßgebliche Rolle bei der Energie- und Verkehrswende zu spielen.Fuel cell systems with PEM fuel cells are already available on the market in the first series applications and have great potential to play a significant role in the energy and transport transition.

Die Speicherung des Wasserstoffs ist technisch herausfordernd und ein maßgeblicher Kostentreiber von Brennstoffzellensystemen. Grundsätzlich kann der Wasserstoff tiefkalt / kryogen oder unter Druck gespeichert werden. Die Speicherung von Wasserstoff in Drucktanks mit bis zu 700 bar ist Stand der Technik für mobile Anwendungen und die Vorzugslösung für alle Anwendungen bei denen nicht sichergestellt ist, dass kontinuierlich Wasserstoff entnommen wird. Bei Anwendungen mit kontinuierlicher Entnahme von Wasserstoff (im Nutzfahrzeugbereich ist das unter Umständen gegeben) ist auch die Verwendung von kryogenen Speichern sinnvoll möglich, weil die Boil-Off-Wasserstoffmengenströme dabei direkt wieder im Brennstoffzellensystem umgesetzt werden können und somit kein Wasserstoff an die Umgebung abgeblasen werden muss.The storage of hydrogen is technically challenging and a significant cost driver of fuel cell systems. In principle, the hydrogen can be stored cryogenically or under pressure. The storage of hydrogen in pressure tanks with up to 700 bar is state of the art for mobile applications and the preferred solution for all applications where it cannot be guaranteed that hydrogen is continuously extracted. In applications with continuous removal of hydrogen (this may be the case in the commercial vehicle sector), the use of cryogenic storage is also possible because the boil-off hydrogen flow rates can be directly converted back into the fuel cell system and thus no hydrogen is released into the environment got to.

Bei den Drucktanks werden verschiedene Typen Typ 1, 2, 3, 4 unterschieden, die sich in ihrem grundsätzlichen Aufbau unterscheiden. Ein Typ 1 Tank entspricht einer Druckgasflasche aus Stahl, vergleichbar mit den Flaschen, die heute für alle möglichen Typen an Industriegasen eingesetzt werden. Mit diesen Flaschen wird eine gravimetrische Speicherdichte des Wasserstoffs von ca. 1 bis 2 Massenprozent erreicht (Masse Wasserstoff / Masse Tank * 100%).There are different types of pressure tanks, Type 1, 2, 3, 4, which differ in their basic structure. A type 1 tank corresponds to a compressed gas cylinder made of steel, comparable to the cylinders that are used today for all possible types of industrial gases. With these bottles, a gravimetric storage density of the hydrogen of approx. 1 to 2 percent by mass is achieved (mass of hydrogen / mass of tank * 100%).

Die Sicherheitsanforderungen an das Tanksystem sind hoch, weil erhebliche Energiemengen (chem. Energie, Druckenergie) gespeichert werden.The safety requirements for the tank system are high because significant amounts of energy (chemical energy, pressure energy) are stored.

Im Falle eines Unfalls ist der Zustand des Tanksystems (Innentemperatur und Druck) für die Rettungskräfte zunächst nicht bekannt. Tests von Tanksystemen zeigen heute ein sehr hohes Sicherheitsniveau, selbst dann, wenn z.B. ein Typ 4 Tank von einem Fahrzeugvollbrand thermisch belastet wird. Für die Rettungskräfte ist eine Bergung des Fahrzeugs und der Insassen jedoch ohne Kenntnis des Tankzustands nicht ohne Restrisiko möglich, weil sich das Versagen eines Drucktanks spontan ereignet.In the event of an accident, the condition of the tank system (internal temperature and pressure) is initially unknown to the rescue workers. Tests of tank systems today show a very high level of safety, even if, for example, a type 4 tank is thermally stressed by a vehicle fire. For the rescue workers, however, it is not possible to rescue the vehicle and the occupants without knowing the condition of the tank without residual risk because the failure of a pressure tank occurs spontaneously.

DE 10 2016 216 043 A1 beschreibt ein Drahtloskommunikationsgerät, das im Ansprechen auf eine vordefinierte Annäherung des Drahtloskommunikationsgerätes an ein Brennstoffzellenfahrzeug eine Ermittlung eines sicherheitsrelevanten Zustandes eines Brennstoffbehälters des Fortbewegungsmittels veranlasst. Die Ermittlung des sicherheitsrelevanten Zustands wird dabei von einem elektronischen Steuergerät des Brennstoffzellenfahrzeugs übernommen. Daraufhin wird eine den ermittelten sicherheitsrelevante Zustand repräsentierende Nachricht an das Drahtloskommunikationsgerät gesendet oder ein lokales Signal des Brennstoffzellenfahrzeugs ausgegeben. DE 10 2016 216 043 A1 describes a wireless communication device which, in response to a predefined proximity of the wireless communication device to a fuel cell vehicle, causes a determination of a safety-relevant state of a fuel tank of the means of transport. The determination of the safety-relevant state is taken over by an electronic control unit of the fuel cell vehicle. A message representing the determined safety-relevant state is then sent to the wireless communication device or a local signal of the fuel cell vehicle is output.

Zweck des Drahtloskommunikationsgeräts und des entsprechend eingerichteten Brennstoffzellenfahrzeugs ist es, das Sicherheitsgefühl und die tatsächliche Sicherheit von Personen und Anwendern von Brennstoffzellenfahrzeugen zu erhöhen. Die Personen bzw. Anwender erhalten dazu im Näherungsfeld des Brennstoffzellenfahrzeugs den bereits beschriebenen Alarm bei einem kritischen sicherheitsrelevanten Zustand in Form der Nachricht auf das Drahtloskommunikationsgerät oder des lokalen Signals.The purpose of the wireless communication device and the correspondingly equipped fuel cell vehicle is to increase the sense of security and the actual security of people and users of fuel cell vehicles. In the vicinity of the fuel cell vehicle, the persons or users receive the already described alarm in the event of a critical safety-relevant condition in the form of a message on the wireless communication device or the local signal.

Während die damit vorgeschlagene Lösung ein Sicherheitsgefühl vermitteln kann, das den Anwender vor einem technischen Defekt, einer unbemerkten Leckage oder dergleichen warnen soll, ist diese Lösung nicht hinreichend zuverlässig bzw. sicher für Unfallszenarien geeignet, bei denen Einsatzkräfte, etwa der Feuerwehr, das verunfallte Brennstoffzellenfahrzeug vor einem Brand bewahren, löschen, bergen oder Insassen aus dem Brennstoffzellenfahrzeug retten müssen.While the proposed solution can convey a sense of security that is intended to warn the user of a technical defect, an unnoticed leak or the like, this solution is not sufficiently reliable or safe for accident scenarios in which emergency services, such as the fire brigade, the accident fuel cell vehicle protect from a fire, extinguish, rescue or rescue occupants from the fuel cell vehicle.

Schließlich können das elektronische Steuergerät und Sensoren des Brennstoffbehälters des Brennstoffzellenfahrzeugs, das den sicherheitsrelevanten Zustand ermittelt, anders oder viel wahrscheinlicher als etwa bei einer Leckage oder bei einem technischen Defekt, bei einem Unfall beschädigt werden oder, etwa bei einem Ausfall des elektrisches Bordnetzes, ausfallen. Dann kann der Zustand des Brennstoffbehälters nicht oder nicht mehr zuverlässig ermittelt werden.Finally, the electronic control unit and sensors of the fuel cell vehicle's fuel tank, which determine the safety-relevant condition, can be damaged in an accident or, for example, in the event of a failure of the on-board electrical system, in a different or much more likely manner than in the case of a leak or a technical defect. Then the state of the fuel tank cannot be determined or can no longer be determined reliably.

Bisher ist der Tankzustand dem Fahrzeug selbst bekannt, solange die Fahrzeugelektronik intakt ist. Davon kann jedoch, wie vorstehende geschildert, nicht immer ausgegangen werden. Dies birgt ein Restrisiko für die Einsatzkräfte.Up until now, the vehicle itself has known the condition of the tank as long as the vehicle electronics are intact. However, as described above, this cannot always be assumed. This poses a residual risk for the emergency services.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Brennstofftank und einem Tanksteuergerät. Das Tanksteuergerät ist mit zumindest einem Sensor des Brennstofftanks zur Erfassung von Messdaten des Brennstofftanks verbunden. Das Fahrzeug weist ferner ein System mit einer Sensorschnittstelle und zumindest einer Kommunikationsschnittstelle auf. Die Sensorschnittstelle ist zur Erfassung von Messdaten des Brennstofftanks mit dem zumindest einen Sensor des Brennstofftanks verbunden. Die zumindest eine Kommunikationsschnittstelle ist zur Kommunikation der Messdaten und/oder eines aus den erfassten Messdaten abgeleiteten Zustands des Brennstofftanks eingerichtet.The invention relates to a vehicle with a fuel tank and a tank control device. The tank control device is connected to at least one sensor of the fuel tank for acquiring measurement data from the fuel tank. The vehicle also has a system with a sensor interface and at least one communication interface on. The sensor interface is connected to the at least one sensor of the fuel tank in order to acquire measurement data from the fuel tank. The at least one communication interface is set up to communicate the measurement data and/or a state of the fuel tank derived from the recorded measurement data.

Mittels des Systems kann ein Zustand des Brennstofftanks, der insbesondere ein Drucktank sein kann, bei einer Beschädigung des Fahrzeuges von außen, etwa für Einsatz- und Rettungskräfte, erkannt werden, um sicherzustellen, dass von dem Wasserstofftank keine Gefahr bei einer Näherung zum Fahrzeug, etwa zur Rettung von Insassen aus dem Fahrzeug, ausgeht.The system can be used to detect the condition of the fuel tank, which can be a pressure tank in particular, in the event of damage to the vehicle from the outside, for example for emergency and rescue workers, in order to ensure that the hydrogen tank does not pose a hazard when approaching the vehicle, for example to rescue occupants from the vehicle.

Erfindungsgemäß ist, anders als im Stand der Technik, neben einem Tanksteuergerät bzw. elektronischem Steuergerät des Brennstofftanks des Fahrzeugs ein weiteres System mit Sensorschnittstelle und Kommunikationsschnittstelle in dem Kraftfahrzeug enthalten. Dieses System erfüllt eine redundante Funktion zum bereits vorhandenen Tanksteuergerät, die zumindest in dem Erfassen der Messdaten des Brennstofftanks von dem zumindest einen Sensor besteht. Dadurch kann sichergestellt werden, dass bei einem Ausfall des Tanksteuergeräts oder einer Beschädigung des Tanksteuergeräts das System noch immer die Kommunikation der Messdaten bzw. des daraus abgeleiteten Zustands nach außen ableiten kann.According to the invention, in contrast to the prior art, in addition to a tank control unit or electronic control unit of the fuel tank of the vehicle, another system with a sensor interface and a communication interface is contained in the motor vehicle. This system fulfills a redundant function to the already existing tank control device, which consists at least in the acquisition of the measurement data of the fuel tank from the at least one sensor. This can ensure that in the event of a failure of the tank control unit or damage to the tank control unit, the system can still derive the communication of the measurement data or the status derived from it to the outside.

Selbstverständlich kann auch das Tanksteuergerät seinerseits eine Kommunikationsschnittstelle ähnlich oder gleich dem System aufweisen, um auch für die Kommunikation eine redundante Funktion bereitzustellen.Of course, the tank control unit can also have a communication interface similar to or identical to the system, in order to also provide a redundant function for the communication.

Vorteilhafte Ausführungen des Fahrzeugs und des Systems werden nachstehend erläutert. So kann das System vorzugsweise gegen die sich bei einem Unfall ereignenden schädigenden Ereignisse wie mechanische und thermische Einwirkungen, einem Kurzschluss, dem Ausfall einer Stromversorgung usw. abgesichert werden. Dies kann bspw. durch eine entsprechende Verortung des Systems in einem Bauraum innerhalb des Fahrzeugs erfolgen, der bei den meisten Unfallszenarien in Takt bleibt. Damit kann weitestgehend gewährleistet werden, dass das System möglichst robust gegenüber einem Unfall ist, sodass es auch nach dem Unfall noch zur Verfügung steht und auch zuverlässig arbeitet. Schließlich ist die Gewährleistung einer möglichst hohen Wahrscheinlichkeit, dass das System auch noch nach einem Unfall funktionsfähig ist und die kommunizierten bzw. übermittelten Messdaten und/oder der daraus abgeleitete Zustand realitätsgetreu sind, Voraussetzung dafür, dass sich die Einsatz- und Rettungskräfte dem Fahrzeug nähern können.Advantageous embodiments of the vehicle and the system are explained below. In this way, the system can preferably be protected against the damaging events occurring in the event of an accident, such as mechanical and thermal effects, a short circuit, the failure of a power supply, etc. This can be done, for example, by appropriately locating the system in a space within the vehicle that remains intact in most accident scenarios. This ensures that the system is as robust as possible in the event of an accident, so that it is still available and also works reliably after the accident. Finally, ensuring the highest possible probability that the system will still be functional after an accident and that the communicated or transmitted measurement data and/or the status derived from it are realistic is a prerequisite for the emergency and rescue services to be able to approach the vehicle .

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das System den zumindest einen Sensor des Brennstofftanks, mit dem das System mittels der Sensorschnittstelle verbunden ist, auf. Der Sensor des Systems ist dabei von dem zumindest einen Sensor des Brennstofftanks, mit dem das Tanksteuergerät verbunden ist, verschieden. Verschieden bedeutet dabei, dass das System einen eigenen Sensor des Brennstofftanks und das Tanksteuergerät selbst ebenfalls einen eigenen Sensor des Brennstofftanks aufweist bzw. damit verbunden ist. Insoweit kann auch die Messung selbst redundant erfolgen. Mit anderen Worten kann das Fahrzeug zumindest zwei Sensoren des Brennstofftanks aufweisen, wobei wenigstens einer der zumindest zwei Sensoren des Brennstofftanks mit dem System verbunden ist und wenigstens einer der zumindest zwei Sensoren des Brennstofftanks mit dem Tanksteuergerät verbunden ist. Diese Maßnahme kann gewährleisten, dass ein Ausfall des Tanksteuergeräts mit seinem Daten- bzw. Messpfad zu seinem Sensor sich nicht nachteilig auf die Messdaten des Systems auswirkt, auf die im Falle eines Unfalls Verlass sein muss, da dieser die Messdaten von einem anderen Sensor empfängt.According to a preferred embodiment, the system has the at least one sensor of the fuel tank, to which the system is connected by means of the sensor interface. The sensor of the system is different from the at least one sensor of the fuel tank to which the tank control unit is connected. Different means that the system has its own sensor for the fuel tank and the tank control unit itself also has its own sensor for the fuel tank or is connected to it. In this respect, the measurement itself can also be carried out redundantly. In other words, the vehicle can have at least two fuel tank sensors, at least one of the at least two fuel tank sensors being connected to the system and at least one of the at least two fuel tank sensors being connected to the tank control unit. This measure can ensure that a failure of the tank control unit with its data or measurement path to its sensor does not have a negative effect on the measurement data of the system, which must be reliable in the event of an accident, since it receives the measurement data from another sensor.

Dabei können der zumindest eine Sensor des Brennstofftanks des Systems und der zumindest eine Sensor des Tanksteuergeräts ansonsten vom selben Typ sein. Als Sensoren kommen bspw. Temperatur- und Drucksensoren in Frage. Gemäß der Erfindung ist der Sensor des Brennstofftanks nicht zwangsläufig ein Sensor, der in dem Brennstofftank verbaut ist. Es handelt sich vielmehr um einen Sensor, der Zustandsdaten, wie Druck und Temperatur, des Brennstoffs in oder aus dem Brennstofftank erfasst oder insgesamt den Brennstofftank, bspw. optisch, überwacht. Insoweit kann sich der Sensor bspw. auch in einer Zu- oder Ableitung des Brennstofftanks bzw. in der Nähe des Brennstofftanks befinden, solange er einen Zustand überwacht bzw. Messdaten aufnimmt, die zumindest auch den Brennstofftank betreffen und für eine Ableitung des Zustands des Brennstofftanks relevant sind oder sein können.The at least one sensor of the fuel tank of the system and the at least one sensor of the tank control device can otherwise be of the same type. Temperature and pressure sensors, for example, can be used as sensors. According to the invention, the fuel tank sensor is not necessarily a sensor installed in the fuel tank. Rather, it is a sensor that detects status data, such as pressure and temperature, of the fuel in or out of the fuel tank or monitors the fuel tank as a whole, for example optically. In this respect, the sensor can also be located, for example, in an inlet or outlet line of the fuel tank or in the vicinity of the fuel tank, as long as it monitors a condition or records measurement data that at least also relate to the fuel tank and is relevant for deriving the condition of the fuel tank are or can be.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine der zumindest einen Kommunikationsschnittstelle eine telemetrische Schnittstelle. Die telemetrische Schnittstelle erlaubt eine drahtlose Kommunikation mit einem fahrzeugexternen Gerät, das seinerseits über eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle verfügt. Es kann sich hierbei bspw. um ein Smartphone, einen Computer oder dergleichen mit einer für die Darstellung der von der telemetrische Schnittstelle übersandten Messdaten bzw. des abgeleiteten Zustands entsprechend eingerichteten Software und Anzeige handeln. Es kann sich aber auch um ein spezielles Gerät handeln, das nur Einsatzkräften und Rettungskräften zur Verfügung steht. Bevorzugt wird ein standardisiertes Datenprotokoll eingesetzt, damit die Messdaten bzw. der Zustand des Brennstofftanks fahrzeugherstellerübergreifend mit nur einem Gerät bzw. einer Software erkannt werden kann. Folglich kann die telemetrische Schnittstelle dazu eingerichtet sein, mittels eines standardisierten Datenprotokolls zu kommunizieren. In dem standardisierten Datenprotokoll sind die relevanten Messdaten und/oder der abgeleitete Zustand in standardisierter Form abgelegt, damit das fahrzeugexterne Gerät bzw. die darauf befindliche Software die empfangenen Daten einheitlich für jeden Fahrzeughersteller abbilden bzw. verarbeiten und abbilden kann. Auch ist es bevorzugt, ein standardisiertes drahtloses Kommunikationsprotokoll für die telemetrische Schnittstelle zu nutzen. Dabei kann es sich bspw. um ein Funkprotokoll, LTE, 5G, Bluetooth, WLAN oder dergleichen handeln.According to a further preferred embodiment, one of the at least one communication interface is a telemetric interface. The telemetric interface allows wireless communication with a vehicle-external device, which in turn has a wireless communication interface. This can be, for example, a smartphone, a computer or the like with a corresponding input for displaying the measurement data sent by the telemetric interface or the derived status directed software and display trade. However, it can also be a special device that is only available to emergency services and rescue workers. A standardized data protocol is preferably used, so that the measurement data or the condition of the fuel tank can be recognized across vehicle manufacturers with just one device or software. Consequently, the telemetric interface can be set up to communicate using a standardized data protocol. The relevant measurement data and/or the derived status are stored in a standardized form in the standardized data protocol so that the vehicle-external device or the software on it can map or process and map the received data uniformly for each vehicle manufacturer. It is also preferred to use a standardized wireless communication protocol for the telemetric interface. This can, for example, be a radio protocol, LTE, 5G, Bluetooth, WLAN or the like.

Gemäß noch einer bevorzugten Ausführungsform ist eine der zumindest einen Kommunikationsschnittstelle eine drahtgebundene Schnittstelle. Die drahtgebundene Schnittstelle kann zusätzlich oder alternativ zu der telemetrischen Schnittstelle vorgesehen werden. Bei der drahtgebundenen Schnittstelle kann es sich um eine standardisierte Schnittstelle, wie bspw. nach einem USB-Standard, handeln. Dies ermöglicht eine Kommunikation mit dem System auch dann, wenn der drahtlose bzw. telemetrische Kommunikationsaufbau oder die Übertragung bzw. Kommunikation fehlschlägt oder aber die telemetrische Schnittstelle defekt ist. Insoweit kann dadurch eine redundanten Funktion der Kommunikation nach außen geschaffen werden.According to another preferred embodiment, one of the at least one communication interface is a wired interface. The wired interface can be provided in addition to or as an alternative to the telemetric interface. The wired interface can be a standardized interface, such as a USB standard. This enables communication with the system even if the wireless or telemetric communication setup or the transmission or communication fails or the telemetric interface is defective. In this respect, a redundant function of communication to the outside can be created.

Gemäß einer ferner bevorzugten Ausführungsform ist eine der zumindest einen Kommunikationsschnittstelle eine Schnittstelle zu einer akustischen Einheit, wobei die akustische Einheit zur akustischen Warnung gemäß dem abgeleiteten Zustand des Brennstofftanks eingerichtet ist. Die Schnittstelle zur akustischen Einheit kann zusätzlich oder alternativ zu der telemetrischen Schnittstelle vorgesehen werden. Der abgeleitete Zustand kann verschiedene Zustandsstufen aufweisen. Bei einer kritischen Zustandsstufe, bei der von dem Brennstofftank eine unmittelbare Lebensgefahr ausgeht, kann diese kritische Zustandsstufe bzw. ein entsprechendes Signal zur Aktivierung eines entsprechenden Warntons oder einer Ansage an die akustische Einheit übermittelt werden. Insoweit kann die akustische Einheit bspw. eine Hupe des Fahrzeugs, Lautsprecher des Fahrzeugs oder aber eine zusätzliche akustische Einheit, etwa eine Sirene, des Systems sein. Bei einem Lautsprecher kann auch eine entsprechende Durchsage erfolgen. Dies hat den weiteren Vorteil, dass Außenstehende, die sich mit dem System nicht auskennen, durch weitere Informationen gewarnt und vor einer Näherung zum Fahrzeug hin abgehalten werden können. Neben der kritischen Zustandsstufe können weitere Zustandsstufen, etwa eine bei der Vorsicht geboten ist, aber eine Näherung dem Fahrzeug möglich ist, sowie eine unkritische Zustandsstufe vorgesehen sein. Entsprechend mildere Töne und Durchsagen können hier für die akustische Einheit vorgesehen werden bzw. durch ein entsprechendes Signal von dem System an die akustische Einheit vorgegeben werden.According to a further preferred embodiment, one of the at least one communication interface is an interface to an acoustic unit, the acoustic unit being set up to issue an acoustic warning in accordance with the derived state of the fuel tank. The interface to the acoustic unit can be provided in addition to or as an alternative to the telemetric interface. The derived state can have different state levels. In the event of a critical status level, in which the fuel tank poses an immediate danger to life, this critical status level or a corresponding signal for activating a corresponding warning tone or an announcement can be transmitted to the acoustic unit. In this respect, the acoustic unit can be, for example, a horn of the vehicle, loudspeakers of the vehicle or an additional acoustic unit, such as a siren, of the system. A corresponding announcement can also be made with a loudspeaker. This has the further advantage that outsiders who are not familiar with the system can be warned by additional information and prevented from approaching the vehicle. In addition to the critical status level, further status levels can be provided, for example one in which caution is required but the vehicle can be approached, as well as a non-critical status level. Correspondingly milder tones and announcements can be provided here for the acoustic unit or can be specified by a corresponding signal from the system to the acoustic unit.

Nach einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform verfügt das System über einen von einem elektrischen Bordnetz des Fahrzeugs unabhängigen dedizierten Energiespeicher. Der dedizierte Energiespeicher kann bspw. eine, insbesondere ein gegenüber thermischen Einwirkungen besonders stabiler Typ von, Batterie sein. Durch einen dedizierten Energiespeicher, der nur das System versorgt, kann sichergestellt werden, dass das System funktionsfähig ist, selbst wenn das elektrische Bordnetz bzw. die Stromversorgung des Fahrzeugs nach dem Unfall beschädigt und dadurch ausgefallen ist oder aus Sicherheitsgründen deaktiviert worden ist. Selbstverständlich kann dennoch vorgesehen werden, dass der dedizierte Energiespeicher an dem elektrischen Bordnetz angeschlossen und zum Aufladen eingerichtet ist. Auch kann selbstverständlich vorgesehen sein, dass das System auch mit dem elektrischen Bordnetz verbunden ist für den unwahrscheinlichen Fall, dass der dedizierte Energiespeicher ausfällt und das elektrische Bordnetz Strom liefert. Wichtig ist jedoch, dass die Energieversorgung beim Unfall vom dedizierten Energiespeicher bezogen werden kann, da der Ausfall des elektrischen Bordnetzes viel wahrscheinlicher ist.According to yet another preferred embodiment, the system has a dedicated energy store that is independent of an on-board electrical system of the vehicle. The dedicated energy store can, for example, be a battery, in particular a type of battery that is particularly stable with respect to thermal effects. A dedicated energy store, which only supplies the system, can ensure that the system is functional even if the electrical system or the vehicle's power supply is damaged after the accident and therefore fails or has been deactivated for safety reasons. Of course, it can nevertheless be provided that the dedicated energy store is connected to the on-board electrical system and set up for charging. Of course, it can also be provided that the system is also connected to the on-board electrical system in the unlikely event that the dedicated energy store fails and the on-board electrical system is supplying power. However, it is important that the energy supply can be drawn from the dedicated energy storage device in the event of an accident, since the failure of the on-board electrical system is much more likely.

Nach noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das System zur Ableitung des Zustands des Brennstofftanks aus den erfassten Messdaten eingerichtet. Dazu kann das System eine Recheneinheit aufweisen, die zur entsprechenden Durchführung bzw. Operation der Ableitung des Zustands, etwa gemäß der zuvor beschriebenen Zustandsstufen, eingerichtet ist. Der abgeleitete Zustand kann auch als der bestimmte Zustand bezeichnet werden bzw. kann die Ableitung auch als Bestimmung bezeichnet werden. Der abgeleitete bzw. bestimmte Zustand macht es den Einsatzkräften besonders einfach, den Zustand des Brennstofftanks einzuschätzen, ohne selbst Messdaten auswerten zu müssen, die für verschiedene Brennstofftanks und Fahrzeuge unterschiedliche Implikationen haben können. Bspw. kann der abgeleitete Zustand in Form eines Ampelsystems mit grüner, gelber und roter Farbe, in mit Zahlen kodierter Form mit einer Skala von bspw. 0 bis 10 oder aber durch entsprechende Wörter, wie etwa „hohe Gefahr“ oder „geringe Gefahr“, ausgedrückt werden.According to yet another preferred embodiment, the system is set up to derive the state of the fuel tank from the recorded measurement data. For this purpose, the system can have a computing unit which is set up for the corresponding implementation or operation of deriving the state, for example according to the state levels described above. The derived state can also be referred to as the determined state or the derivation can also be referred to as a determination. The derived or determined status makes it particularly easy for emergency services to assess the condition of the fuel tank without having to evaluate measurement data themselves, which can have different implications for different fuel tanks and vehicles. For example, the derived status can be in the form of a traffic light system with green, yellow and red colors, in number-coded form with a scale from 0 to 10, for example, or by corresponding appropriate words such as "high risk" or "low risk".

Auch ist eine bevorzugte Ausführungsform, dass das System ein gegen mechanische und thermische Lasten geschütztes Gehäuse aufweist, in dem wenigstens die Sensorschnittstelle und die zumindest eine Kommunikationsschnittstelle des Systems beinhaltet sind. Sofern vorhanden können auch der Sensor des Systems, die Recheneinheit, die akustische Einheit und weitere Komponenten des Systems in dem Gehäuse enthalten sein. Das Gehäuse kann aus einem feuerbeständigen Material ausgeführt sein und/oder mit einem feuerbeständigen Material ausgekleidet sein. Das Gehäuse kann mit einer dicken Materialstärke, bspw. aus Metall, versehen sein, um zudem auch den mechanischen Schutz zu bieten. Auch kann das Gehäuse im Fahrzeug entsprechend so verortet werden, dass es gegen mechanische Einwirkungen infolge eines Unfalls weitestgehend geschützt ist. Das Gehäuse erhöht so die Wahrscheinlichkeit, dass das System auch nach einem Unfall noch verfügbar ist und korrekte Messdaten bzw. einen korrekten abgeleiteten Zustand kommunizieren kann.Another preferred embodiment is that the system has a housing that is protected against mechanical and thermal loads and in which at least the sensor interface and the at least one communication interface of the system are contained. If present, the sensor of the system, the computing unit, the acoustic unit and other components of the system can also be contained in the housing. The housing can be made of a fire-resistant material and/or lined with a fire-resistant material. The housing can be provided with a thick material, for example made of metal, in order to also offer mechanical protection. The housing can also be located in the vehicle in such a way that it is largely protected against mechanical effects as a result of an accident. The housing thus increases the probability that the system will still be available after an accident and will be able to communicate correct measurement data or a correctly derived status.

Ferner ist eine bevorzugte Ausführungsform, dass das Tanksteuergerät und das System in ihrem Datenfluss und/oder ihrer Energieversorgung vollständig voneinander entkoppelt sind. Das Tanksteuergerät und das System können insbesondere vollständig voneinander entkoppelt sein. Mit anderen Worten kann das System autark eingerichtet sein.Furthermore, a preferred embodiment is that the tank control unit and the system are completely decoupled from one another in terms of their data flow and/or their energy supply. The tank control device and the system can in particular be completely decoupled from one another. In other words, the system can be set up autonomously.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrzeug ein Brennstoffzellenfahrzeug. Entsprechend ist der Antrieb des Fahrzeugs ein Brennstoffzellensystem, das von dem Brennstofftank Brennstoff bezieht. Der Brennstoff kann bspw. Wasserstoff und der Brennstofftank damit ein Wasserstofftank sein. Der Brennstoff in dem Brennstofftank kann komprimiert sein und unter hohem Druck stehen. Entsprechend kann der Brennstofftank ein Druckbehälter sein.In a further preferred embodiment, the vehicle is a fuel cell vehicle. Accordingly, the powertrain of the vehicle is a fuel cell system that draws fuel from the fuel tank. The fuel can be hydrogen, for example, and the fuel tank can therefore be a hydrogen tank. The fuel in the fuel tank may be compressed and under high pressure. Accordingly, the fuel tank can be a pressure vessel.

Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 schematisch dargestellt und näher erläutert. 1 zeigt dabei in einer Seitenansicht ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Einsatzkraft mit einem fahrzeugexternen Gerät.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to 1 shown schematically and explained in more detail. 1 shows a side view of a vehicle according to an embodiment of the invention with an emergency worker with a vehicle-external device.

Das in der 1 gezeigte Fahrzeug 1 ist mit einem Brennstofftank 8 ausgestattet. Das Fahrzeug 1 verfügt vorliegend über einen nicht dargestellten Brennstoffzellenantrieb. Der Brennstoffzellenantrieb wird vorliegend mit Wasserstoff betrieben, das in dem Brennstofftank 8 beinhaltet ist. Der Brennstofftank 8 kann insoweit auch als Wasserstofftank bezeichnet werden. Der Wasserstoff in dem Brennstofftank 8 ist auf bis zu 700 bar komprimiert, sodass der Brennstofftank 8 ein Druckbehälter ist.That in the 1 Vehicle 1 shown is equipped with a fuel tank 8 . In the present case, the vehicle 1 has a fuel cell drive, which is not shown. In the present case, the fuel cell drive is operated with hydrogen, which is contained in the fuel tank 8 . In this respect, the fuel tank 8 can also be referred to as a hydrogen tank. The hydrogen in the fuel tank 8 is compressed up to 700 bar, so that the fuel tank 8 is a pressure vessel.

Das Fahrzeug 1 verfügt ferner über ein Tanksteuergerät 7 des Brennstofftanks 8. Das Tanksteuergerät 7 ist im Englischen auch als Tank Control Unit (TCU) bekannt. Das Tanksteuergerät 7 wird mittels des elektrischen Bordnetzes 4 des Fahrzeugs 1 mit Strom versorgt. Das Tanksteuergerät 7 bildet mit dem Brennstofftank 8 als Tanksystem ein eigenes Subsystem des Fahrzeugs 1.The vehicle 1 also has a tank control unit 7 for the fuel tank 8. The tank control unit 7 is also known in English as a tank control unit (TCU). The tank control device 7 is supplied with power by means of the on-board electrical system 4 of the vehicle 1 . The tank control device 7 forms a separate subsystem of the vehicle 1 with the fuel tank 8 as a tank system.

Das Tanksteuergerät 7 erfüllt verschiedene Aufgaben. Dazu gehören das Steuern der Tankventile innerhalb des Tanksystems, die Überwachung des Zustands des Brennstofftanks 8 (im Wesentlichen der Temperatur und des Drucks des Brennstoffs in dem Brennstofftank 8) und das Kommunizieren mit dem Steuergerät 6 des Brennstoffzellensystems (im Englischen als Fuel Cell Control Unit, kurz FCCU bekannt) und mit dem Fahrzeugsteuergerät 5 (im Englischen als Vehicle Control Unit, kurz VCU bekannt). Während dem Tanken übernimmt das Tanksteuergerät 7 zudem die Kommunikation mit der Tankstelle (hier nicht gezeigt).The tank control device 7 performs various tasks. This includes controlling the tank valves within the tank system, monitoring the condition of the fuel tank 8 (essentially the temperature and pressure of the fuel in the fuel tank 8) and communicating with the fuel cell system control unit 6 (Fuel Cell Control Unit, FCCU for short) and with the vehicle control unit 5 (known in English as Vehicle Control Unit, VCU for short). During refueling, the tank control device 7 also takes over the communication with the gas station (not shown here).

Das Tanksteuergerät 7 greift zur Überwachung des Zustands des Brennstofftanks 8 auf einen Sensor 10 des Brennstofftanks 8 zurück, der vorliegend eigens zur Kommunikation mit dem Tanksteuergerät 7 eingerichtet ist. Die von dem Sensor 10 erfassten Messdaten werden zur Zustandsermittlung an das Tanksteuergerät 7 übermittelt.To monitor the state of the fuel tank 8 , the tank control unit 7 uses a sensor 10 of the fuel tank 8 , which in the present case is set up specifically for communication with the tank control unit 7 . The measurement data recorded by the sensor 10 are transmitted to the tank control device 7 to determine the status.

Neben diesem Sensor 10, der bspw. als Drucksensor oder Temperatursensor ausgebildet sein kann, verfügt der Brennstofftank 8 vorliegend über einen weiteren Sensor 9, der ebenfalls als Drucksensor oder Temperatursensor ausgebildet sein kann. Der weitere Sensor 9 ist Teil eines Systems 11, das über einen vom elektrischen Bordnetz 4 unabhängigen dedizierten Energiespeicher 15 und eine Recheneinheit 17 verfügt.In addition to this sensor 10, which can be embodied, for example, as a pressure sensor or temperature sensor, the fuel tank 8 in the present case has a further sensor 9, which can likewise be embodied as a pressure sensor or temperature sensor. The additional sensor 9 is part of a system 11 that has a dedicated energy store 15 that is independent of the on-board electrical system 4 and a computing unit 17 .

Das System 11 ist dazu mit einer nicht bezeichneten Sensorschnittstelle eingerichtet, die das System 11 bzw. die Recheneinheit 17 mit dem weiteren Sensor 9 zur Übermittlung der vom weiteren Sensor 9 erfassten Messdaten an die Recheneinheit 17 verbindet. Die Sensorschnittstelle ist durch die Verbindung zwischen dem System 11 und dem weiteren Sensor 9 angedeutet. Gleichwohl kann auch eine redundante Messdatenerfassung vorgesehen werden, bei der das System 11 eine weitere Sensorschnittstelle aufweist, die mit dem Sensor 10 des Tanksteuergeräts 7 verbunden ist.For this purpose, the system 11 is set up with a sensor interface, not designated, which connects the system 11 or the computing unit 17 to the additional sensor 9 in order to transmit the measurement data recorded by the additional sensor 9 to the computing unit 17 . The sensor interface is indicated by the connection between the system 11 and the additional sensor 9 . Nevertheless, redundant measurement data acquisition can also be provided, in which the system 11 has a further sensor interface which is connected to the sensor 10 of the tank control device 7 .

Das System 11 weist ferner mehrere Kommunikationsschnittstellen 12, 13 auf, wobei alternativ auch nur eine der mehreren Kommunikationsschnittstellen 12, 13 genügt. Die Kommunikationsschnittstelle 12 ist eine telemetrische Schnittstelle 12, die zur drahtlosen Kommunikation nach außen mit einem fahrzeugexternen Gerät 3 eingerichtet ist, das von einer Einsatzkraft 2 in sicherem Abstand zum Fahrzeug 1 bedient wird, wenn das Fahrzeug 1 verunfallt ist. Die Kommunikationsschnittstelle 13 ist eine drahtgebundene Schnittstelle 13, die mittels eines entsprechenden Kabels mit dem fahrzeugexternen Gerät 3 verbunden werden kann. Eine weitere Kommunikationsschnittstelle, die hier nicht bezeichnet ist, verbindet das System 11 mit der akustischen Einheit 14, die bspw. ein oder mehrere Lautsprecher, eine Hupe, eine Sirene oder dergleichen sein kann.The system 11 also has a plurality of communication interfaces 12, 13, with alternatively only one of the plurality of communication interface digits 12, 13 will suffice. The communication interface 12 is a telemetric interface 12 that is set up for wireless communication to the outside with a vehicle-external device 3 that is operated by an emergency responder 2 at a safe distance from the vehicle 1 when the vehicle 1 has had an accident. The communication interface 13 is a wired interface 13 that can be connected to the vehicle-external device 3 by means of a corresponding cable. Another communication interface, which is not labeled here, connects the system 11 to the acoustic unit 14, which can be, for example, one or more loudspeakers, a horn, a siren or the like.

Das System 11 weist ferner ein Gehäuse 16 auf, welches die Komponenten des Systems 11 gegen mechanische und thermische Lasten schützt.The system 11 also has a housing 16 which protects the components of the system 11 against mechanical and thermal loads.

Wenn das Fahrzeug 1 verunfallt, kann es aufgrund des in dem Brennstofftank 8 gespeicherten Brennstoffs zu einem Gefahrenfall kommen, wenn das Fahrzeug 1 Feuer fängt und Brennstoff aus dem Brennstofftank 8 austritt. Aufgabe des Systems 11 ist es, den Zustand des Brennstofftanks 8 zu erfassen und an die vor Ort befindliche Einsatzkraft 2 mit dem fahrzeugexternen Gerät 3 mitzuteilen. Wenn ein Gefahrenzustand herrscht, dürfen die Einsatzkraft 2 und weitere Einsatzkräfte sich dem Fahrzeug 1 nicht nähern, ohne von einer Lebensgefahr durch eine spontane, von dem Brennstofftank 8 ausgehende Gefährdung ausgehen zu müssen.When the vehicle 1 is involved in an accident, the fuel stored in the fuel tank 8 may cause a hazard if the vehicle 1 catches fire and fuel leaks from the fuel tank 8 . The task of the system 11 is to record the state of the fuel tank 8 and to communicate this to the on-site emergency worker 2 using the device 3 external to the vehicle. If there is a state of danger, the emergency services personnel 2 and other emergency services personnel must not approach the vehicle 1 without having to assume that life is at risk due to a spontaneous hazard emanating from the fuel tank 8 .

Das System 11 ist aufgrund seines dedizierten Energiespeichers 15 bei einem Unfall unabhängig von der Stromversorgung des elektrischen Bordnetzes 4 verfügbar. Das Gehäuse 16 stellt sicher, dass es auch nach dem Unfall noch mit hoher Wahrscheinlichkeit funktionsfähig ist. Entsprechend kann mittels des fahrzeugexternen Geräts 3 eine Kommunikationsverbindung zum System 11 mit seiner telemetrischen Schnittstelle 12 aufgebaut werden. Zur Not kann die drahtgebundene Schnittstelle 13 verbunden werden, falls der drahtlose Kommunikationsaufbau scheitern sollte und sich verunfallte Insassen in dem Fahrzeug 1 befinden.Due to its dedicated energy store 15, the system 11 is available in the event of an accident independently of the power supply of the vehicle electrical system 4. The housing 16 ensures that there is a high probability that it will still be functional after the accident. Correspondingly, a communication connection to the system 11 with its telemetric interface 12 can be set up by means of the vehicle-external device 3 . If necessary, the wired interface 13 can be connected if the wireless communication setup fails and there are occupants in the vehicle 1 who have had an accident.

Die Recheneinheit 17 des Systems 11 erfasst mittels der Sensorschnittstelle Messdaten des Sensors 9, der beispielsweise einen Druckabfall feststellen kann. Abhängig von den Messdaten, also etwa dem vorherrschenden Druck in dem Brennstofftank 8, kann die Recheneinheit 17 die von dem Brennstofftank 8 ausgehende Gefahr bzw. einen damit verbundenen Zustand, also etwa kritisch oder unkritisch, oder auch einen Zustand zwischen den beiden vorgenannten, ableiten. Diesen Zustand kann die Recheneinheit 17 dann an das fahrzeugexterne Gerät 3 zusammen oder ohne die vom weiteren Sensor 9 erfassten Messdaten übermitteln. Entsprechend werden die Einsatzkräfte darüber informiert, wie gefährlich ein Annähern an das Fahrzeug 1 auf Basis des Zustands des Brennstofftanks 8 ist. Wenn nur die vom Sensor 9 erfassten Messdaten übertragen werden, kann das fahrzeugexterne Gerät 3 bzw. eine darauf verbindliche Software zum Ableiten des Zustands aus den erfassten Messdaten eingerichtet sein. Insofern kann die Recheneinheit des fahrzeugexternen Geräts 3, das beispielsweise ein Smartphone sein kann, genutzt werden.The processing unit 17 of the system 11 uses the sensor interface to acquire measurement data from the sensor 9, which can detect a drop in pressure, for example. Depending on the measurement data, i.e. the prevailing pressure in the fuel tank 8, the computing unit 17 can derive the danger emanating from the fuel tank 8 or a condition associated with it, i.e. critical or non-critical, or a condition between the two aforementioned. The computing unit 17 can then transmit this state to the vehicle-external device 3 together with or without the measurement data recorded by the additional sensor 9 . Accordingly, the emergency services are informed of how dangerous it is to approach the vehicle 1 based on the state of the fuel tank 8 . If only the measurement data recorded by the sensor 9 are transmitted, the vehicle-external device 3 or software that is obligatory on it can be set up to derive the status from the recorded measurement data. In this respect, the processing unit of the vehicle-external device 3, which can be a smartphone, for example, can be used.

Zusätzlich kann die Schnittstelle zur akustischen Einheit 14 genutzt werden, um eine Warnung bzw. einen Warnton oder eine Durchsage auszugeben, wenn der Zustand des Brennstofftanks 8 kritisch ist. Dadurch kann bspw. vermieden werden, dass sich andere Personen dem Fahrzeug 1 in einem kritischen Zustand des Brennstofftanks 8 nähern, bevor entsprechende Einsatzkräfte vor Ort sind. Auch kann dadurch vermieden werden, dass sich die Einsatzkräfte an die drahtgebundene Schnittstelle 13 begeben, wenn der drahtlose Kommunikationsaufbau scheitert.In addition, the interface to the acoustic unit 14 can be used to issue a warning or a warning tone or an announcement if the condition of the fuel tank 8 is critical. This makes it possible, for example, to prevent other people from approaching the vehicle 1 when the fuel tank 8 is in a critical state before the appropriate emergency services are on site. This also makes it possible to avoid the task forces going to the wired interface 13 if the wireless communication setup fails.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102016216043 A1 [0006]

Claims

Vehicle (1) with a fuel tank (8) and a tank control unit (7), wherein the tank control unit (7) is connected to at least one sensor (9, 10) of the fuel tank (8) for recording measurement data of the fuel tank (8), characterized characterized in that the vehicle (1) has a system (11) with a sensor interface and at least one communication interface (12, 13), the sensor interface for acquiring measurement data of the fuel tank (8) being connected to the at least one sensor (9, 10) of the Fuel tank (8) is connected and the at least one communication interface (12, 13) is set up for communicating the measurement data and/or a state of the fuel tank (8) derived from the measurement data recorded.

Vehicle (1) after claim 1 , wherein the system (11) has the at least one sensor (9) of the fuel tank (8), with which the system (11) is connected by means of the sensor interface, and this from the at least one sensor (10) of the fuel tank (8), to which the tank control unit (7) is connected is different.

Vehicle (1) after claim 1 or 2 , wherein one of the at least one communication interface (12, 13) is a telemetric interface (12).

Vehicle (1) according to one of the preceding claims, wherein one of the at least one communication interface (12, 13) is a wired interface (13).

Vehicle (1) according to one of the preceding claims, wherein one of the at least one communication interface (12, 13) is an interface to an acoustic unit (14), the acoustic unit (14) for acoustic warning according to the derived state of the fuel tank (8 ) is set up.

Vehicle (1) according to one of the preceding claims, in which the system (11) has a dedicated energy store (15) which is independent of an on-board electrical system (4) of the vehicle (1).

Vehicle (1) according to one of the preceding claims, wherein the system (11) for deriving the state of the fuel tank (8) from the recorded measurement data is set up.

Vehicle (1) according to one of the preceding claims, wherein the system (11) has a housing (16) protected against mechanical and thermal loads and containing at least the sensor interface and the at least one communication interface (12, 13) of the system (11). are.

Vehicle (1) according to one of the preceding claims, wherein the tank control unit (7) and the system (11) are completely decoupled from one another in terms of their data flow and/or their energy supply.

Vehicle (1) according to one of the preceding claims, wherein the vehicle (1) is a fuel cell vehicle.