DE102021104333A1 - Verfahren zum Betätigen eines Tankabsperrventils eines Druckbehältersystem eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum Betätigen eines Tankabsperrventils eines Druckbehältersystem eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß ein Verfahren zum Betätigen eines Tankabsperrventils eines Druckbehältersystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend den Schritt, wonach in Reaktion auf ein Signal einer Diebstahl-Warnanlage, das indikativ für einen Diebstahlwarnung ist, mindestens ein Tankabsperrventil des Druckbehältersystems geschlossen wird oder geschlossen bleibt.

Description

  • Kraftfahrzeuge mit Druckbehältersysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ebenso ist bekannt, dass solche Fahrzeuge Diebstahl-Warnanlagen umfassen. Es existiert ein Bestreben, die Sicherheit solche Kraftfahrzeuge noch weiter zu verbessern.
  • 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 Sicherheit des Brennstoffzellensystems, bzw. des Druckbehältersystems 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 umfasst ein Verfahren zum Betätigen eines Tankabsperrventils eines Druckbehältersystem eines Kraftfahrzeugs. Das Verfahren umfasst den Schritt, wonach in Reaktion auf ein Signal einer Diebstahl-Warnanlage, das indikativ für einen Diebstahlwarnung ist, mindestens ein Tankabsperrventil des Druckbehältersystems geschlossen wird oder geschlossen bleibt.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Druckbehältersystem für ein Kraftfahrzeug (z.B. Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge). 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 Energiewandler kann beispielsweise ein Brennstoffzellenstapel oder ein Verbrennungsmotor 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 mindestens 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck) oder mindestens 700 barü zu speichern. Ein kryogener Druckbehälter ist geeignet, den Brennstoff bei den vorgenannten Betriebsdrücken auch bei Temperaturen zu speichern, die deutlich (z.B. mehr als 50 Kelvin oder mehr als 100 Kelvin) unter der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeuges liegen.
  • Das Kraftfahrzeug kann eine Mehrzahl an Druckbehälter umfassen, die in einer Druckbehälterbaugruppe zusammengefasst sind und mit Trag-, Befestigungs- und/oder Schutzelemente (z.B. Schutzschilder, Abschirmungen, Sperrschichten, Abdeckungen, Beschichtungen, Umwicklungen, etc.) eine permanent verbundene Einheit ausbilden, die insbesondere in den Unterflurbereich unterhalb des Fahrgastinnenraums montierbar sein kann. Die Längsachsen der Druckbehälter können in der Einbaulage parallel zueinander verlaufen und/oder einzelnen Druckbehälter können jeweils ein Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis mit einem Wert zwischen 4 und 200, bevorzugt zwischen 5 und 100, und besonders bevorzugt zwischen 6 und 50 aufweisen.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner ein Tankabsperrventil (en.: shut-off valve). Das Tankabsperrventil ist das Ventil, dessen Eingangsdruck (im Wesentlichen) dem Behälterdruck entspricht. Das Tankabsperrventil ist insbesondere ein steuerbares bzw. regelbares und insbesondere stromlos geschlossenes Ventil. Das Tankabsperrventil kann in ein On-Tank-Valve integriert sein. Das Tankabsperrventil einer Druckbehälterbaugruppe kann auch ein einem Verteilerrohr bzw. einer Rail vorgesehen sein. In der Verordnung (EU) Nr. 406/2010 der Kommission vom 26. April 2010 zur Durchführung der Verordnung (EG) Nr. 79/2009 des Europäischen Parlaments und des Rates über die Typgenehmigung von wasserstoffbetriebenen Kraftfahrzeugen wird ein solches Tankabsperrventil auch als erstes Ventil bezeichnet.
  • Eine Diebstahl-Warnanlage soll den Diebstahl eines Fahrzeuges oder von Bauteilen und Gegenständen, die sich in ihm befinden, durch geeignete Maßnahmen wie z.B. akustischen und optischen Alarm erschweren. Dabei können, abhängig von der Ausführung der Anlage, alle Türen, die Motorhaube, die Heckklappe, Fahrzeugbewegungen, der Innenraum sowie Manipulationen an der Batterie, am Signalhorn und der Zündung mit verschiedenen Sensoren überwacht werden. Bei unberechtigten Zugangsversuchen kann die Hupe und/oder die Lichtanlage (Scheinwerfer, Blinkleuchten) des Fahrzeuges mit gleichmäßigen Huptönen und/oder der Lichthupe in Gang gesetzt, um auf den unberechtigten Zugriff aufmerksam zu machen. Zusätzlich kann bei entsprechend ausgestatteten Fahrzeugen die Wegfahrsperre werden, sofern diese nicht immer aktiv ist. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen der Diebstahl-Warnanlage vorstellbar.
  • Eine Phase der Benutzung des Kraftfahrzeugs ist eine Phase, in der ein Benutzer des Kraftfahrzeugs das Kraftfahrzeug (aktiv) nutzt. Mithin beispielsweise also der Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs durch den Benutzer oder (teil)autonom. Eine Phase der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeugs ist indes eine bzgl. der Fortbewegung inaktive Phase des Kraftfahrzeugs. Mit anderen Worten ist die Phase der Nichtbenutzung beispielsweise ein (längeres) Zeitintervall, während dessen das Kraftfahrzeug vom Benutzer aktiv keine (Fahr)Anweisung erhält, die das Betreiben des Druckbehältersystems, des Energiewandlers bzw. des Kraftfahrzeuges erfordert. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn ein Kraftfahrzeug geparkt ist. In dieser Phase der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeuges kann es jedoch zum Autarkbetrieb des Brennstoffzellensystems kommen. Der Autarkbetrieb ist ein Betrieb eines Energiewandlers, i.d.R. eines Brennstoffzellensystems bzw. Druckbehältersystems, während der Phase der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise um
    • • durch gewisse Brennstoff-verbrauchende Funktionen des Kraftfahrzeugs irreversible Schäden an dem Brennstoffzellensystem zu vermeiden bzw. verringern (=Schutzfunktionen; z.B. Betrieb des Brennstoffzellensystems zur Umwandlung von Blow-Off Gas eines kryogenen Druckbehälters); und/oder
    • • Vorkonditionierung-bzw. Komfortfunktionen das Kraftfahrzeug auf die nächste Benutzung des Kraftfahrzeugs vorzubereiten (z.B. Klimatisierung des Fahrgastinnenraums; Aufladen des elektrischen Energiespeichers, etc.).
  • In der Regel wird der Autarkbetrieb nicht direkt durch eine während der Nichtbenutzung getätigte Anweisung des Fahrzeugnutzers initiiert.
  • Das hier offenbarte System umfasst ferner mindestens ein Steuergerät. Das Steuergerät ist u.a. 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.
  • Das Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach das Kraftfahrzeug eingerichtet ist, das Tankabsperrventil zu schließen oder geschlossen zu halten, falls das für das Tankabsperrventil zuständige Steuergerät kein Signal von der Diebstahl-Warnanlage empfängt. Dies hat den Vorteil, dass die Technologie noch ausfallsicherer wird.
  • Das Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach in der Phase der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeuges ein Brennstoffzellensystem vereinzelt im Autarkbetrieb betrieben wird, und wobei zumindest während des Autarkbetriebs das Tankabsperrventil des Druckbehältersystems geschlossen wird oder geschlossen bleibt, falls das Signal der Diebstahl-Warnanlage indikativ für einen Diebstahlwarnung.
  • Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie ein Kraftfahrzeug mit einer verbesserten Schutzfunktion im geparkten Zustand. Fährt ein anderes Fahrzeug in ein geparktes Kraftfahrzeug, das sich im Autarkbetrieb befindet, so ist erwünscht, dass das mindestens eine Tankabsperrventil möglichst schnell schließt. Die Diebstahlwarnanlage kann einen Neigungs- und/oder Erschütterungssensor umfassen. Durch einen Crash im Parken wird der Alarm der Diebstahlwarnanlage ausgelöst. Dieser kann in einer Ausgestaltung über Bussysteme des Fahrzeugs (z.B. CAN) zum Tanksteuergerät weitergeleitet werden, woraufhin das Tanksteuergerät das mindestens eine Tankabsperrventil schließt. Damit ein Ausfall der Diebstahlwarnanlage (z.B. durch den Crash) nicht zu einem Versagen dieser Sicherheitsfunktion führt, kann die Implementierung so erfolgen, dass das Tanksteuergerät das Tankabsperrventil grundsätzlich nur dann öffnet, wenn ein Signal von der Diebstahlwarnanlage empfangen wird, dass *kein* Alarm vorliegt. Wird ein Alarmsignal empfangen oder wird *kein* Signal von der Diebstahlwarnanlage empfangen, wird die Ansteuerung der Tankabsperrventil (die stromlos geschlossen sind) ausgeschaltet, so dass diese sich schließen bzw. gar nicht erst öffnen.
  • 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
    • EP 406/2010 [0007]
    • EP 79/2009 [0007]

Claims (5)

  1. Verfahren zum Betätigen eines Tankabsperrventils eines Druckbehältersystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend den Schritt, wonach in Reaktion auf ein Signal einer Diebstahl-Warnanlage, das indikativ für eine Diebstahlwarnung ist, mindestens ein Tankabsperrventil des Druckbehältersystems geschlossen wird oder geschlossen bleibt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Tankabsperrventil ein stromlos geschlossenes Ventil ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kraftfahrzeug eingerichtet ist, das Tankabsperrventil zu schließen oder geschlossen zu halten, falls kein Signal von der Diebstahl-Warnanlage empfangen wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in der Phase der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeuges während eines Autarkbetriebs das Tankabsperrventil des Druckbehältersystems geschlossen wird oder geschlossen bleibt, falls das Signal der Diebstahl-Warnanlage indikativ für eine Diebstahlwarnung ist.
  5. Kraftfahrzeug, umfassend mindestens ein Druckbehältersystem und mindestens ein Steuergerät, wobei mindestens ein Steuergerät eingerichtet ist, mindestens eines der vorhergehenden Verfahren auszuführen.
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