DE102022130095A1 - Fuelling station for fuelling a vehicle and method for fuelling a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß eine Betankungsstation 10 zum Betanken eines Fahrzeugs 50 mit gasförmigem Brennstoff, wobei ein Verbinder 35 mittels eines Greifarms 20 beweglich ist. Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß ferner ein zugehöriges Verfahren.The technology disclosed here relates according to the invention to a refueling station 10 for refueling a vehicle 50 with gaseous fuel, wherein a connector 35 is movable by means of a gripping arm 20. The technology disclosed here further relates according to the invention to an associated method.
Description
Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Betankungsstation zum Betanken eines Fahrzeugs mit gasförmigem Brennstoff sowie ein zugehöriges Verfahren.The technology disclosed here relates to a refueling station for refueling a vehicle with gaseous fuel and an associated method.
Betankungsstationen werden typischerweise verwendet, um Fahrzeuge mit Brennstoff wie beispielsweise gasförmigem Brennstoff zu betanken. Beispielsweise kann es sich bei den Fahrzeugen um Flurförderfahrzeuge, jedoch auch um andere Arten von Fahrzeugen handeln. Bekannte Betankungsstationen weisen typischerweise einen Betankungsschlauch auf, welcher manuell an dem zu betankenden Fahrzeug angeschlossen wird. Dies erfordert einen entsprechenden Aufwand, welcher durch geeignetes Personal zu erledigen ist. Zudem kann es zu Verzögerungen beim Betanken kommen, wenn gerade kein geeigneter Mitarbeiter zum Betanken bereitsteht.Refueling stations are typically used to refuel vehicles with fuel such as gaseous fuel. For example, the vehicles can be industrial trucks, but also other types of vehicles. Known refueling stations typically have a refueling hose that is manually connected to the vehicle to be refueled. This requires a corresponding amount of effort, which must be carried out by suitable personnel. In addition, refueling can be delayed if no suitable employee is available to refuel.
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, einen Betankungsvorgang einfacher zu realisieren. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgaben werden gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.It is a preferred object of the technology disclosed here to reduce or eliminate at least one disadvantage of a previously known solution or to propose an alternative solution. In particular, it is a preferred object of the technology disclosed here to implement a refueling process more easily. Further preferred objects can result from the advantageous effects of the technology disclosed here. The objects are solved by the subject matter of the independent patent claims. The dependent claims represent preferred embodiments.
Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Betankungsstation zum Betanken eines Fahrzeugs mit gasförmigem Brennstoff, umfassend (i) einen Betankungsschlauch, welcher einen Verbinder zum Verbinden mit dem Fahrzeug aufweist, (ii) einen Greifarm, welcher den Verbinder greift und dazu ausgebildet ist, den Verbinder im Raum zu bewegen und zu positionieren, und (iii) eine Steuerungsvorrichtung, die zum Steuern des Greifarms zum automatischen oder teilautomatischen Betanken des Fahrzeugs konfiguriert ist. Mittels einer solchen Betankungsstation kann ein Betankungsvorgang automatisiert durchgeführt werden, wobei auf manuelle Eingriffe typischerweise verzichtet werden kann. Dies spart Aufwand und sorgt für ein schnelleres Betanken.The technology disclosed here relates to a refueling station for refueling a vehicle with gaseous fuel, comprising (i) a refueling hose which has a connector for connection to the vehicle, (ii) a gripping arm which grips the connector and is designed to move and position the connector in space, and (iii) a control device which is configured to control the gripping arm for automatic or semi-automatic refueling of the vehicle. By means of such a refueling station, a refueling process can be carried out automatically, whereby manual intervention can typically be dispensed with. This saves effort and ensures faster refueling.
Unter einer Betankungsstation wird typischerweise eine Station verstanden, welche von einem zu betankenden Fahrzeug angefahren werden kann, um es zu betanken. Typischerweise weist die Betankungsstation Einrichtungen auf, welche den gasförmigen Brennstoff lagern oder anderweitig erhalten und in das Fahrzeug abgeben können. Der Betankungsschlauch stellt typischerweise die Verbindung zum zu betankenden Fahrzeug her, wofür er den bereits erwähnten Verbinder aufweist. Durch den Betankungsschlauch kann der gasförmige Brennstoff fließen. Der Greifarm kann insbesondere den Verbinder innerhalb eines vorgesehenen Bereichs frei im Raum positionieren und/oder auch verschwenken. Der Greifarm kann dadurch den Verbinder so bewegen, dass er sich auf das zu betankende Fahrzeug und insbesondere auf einen daran ausgebildeten Anschlussstutzen zubewegt und den Verbinder so in Eingriff bringt, dass ein Betanken möglich ist. Der Greifarm kann insbesondere wie ein typischer Roboterarm aufgebaut sein und/oder funktionieren. Die Steuerungsvorrichtung kann den Greifarm steuern, was typischerweise ein Ansteuern von Motoren oder Zylindern bedeutet, so dass der Greifarm den Verbinder im Raum bewegt.A refueling station is typically understood to be a station that can be approached by a vehicle to be refueled in order to refuel it. The refueling station typically has devices that can store or otherwise receive the gaseous fuel and dispense it into the vehicle. The refueling hose typically establishes the connection to the vehicle to be refueled, for which it has the connector already mentioned. The gaseous fuel can flow through the refueling hose. The gripper arm can in particular freely position and/or pivot the connector within a designated area. The gripper arm can therefore move the connector in such a way that it moves towards the vehicle to be refueled and in particular towards a connection piece formed thereon and engages the connector in such a way that refueling is possible. The gripper arm can in particular be constructed and/or function like a typical robot arm. The control device can control the gripper arm, which typically means controlling motors or cylinders so that the gripper arm moves the connector in space.
Gasförmiger Brennstoff kann beispielsweise Wasserstoff oder Erdgas sein. Unter einem gasförmigen Brennstoff wird insbesondere ein Brennstoff verstanden, welcher bei Raumtemperatur und Normaldruck gasförmig ist. Unter dem hier erwähnten gasförmigen Brennstoff wird somit auch ein Brennstoff verstanden, welcher während des Betankens in einem flüssigen Zustand ist, beispielsweise aufgrund hohen Drucks und/oder niedriger Temperatur.Gaseous fuel can be, for example, hydrogen or natural gas. A gaseous fuel is understood to mean in particular a fuel that is gaseous at room temperature and normal pressure. The gaseous fuel mentioned here is therefore also understood to mean a fuel that is in a liquid state during refueling, for example due to high pressure and/or low temperature.
Die Betankungsstation kann insbesondere einen oder mehrere Sensoren aufweisen, die dazu ausgebildet sind, eine Annährung des Greifarms an ein Objekt und/oder einen Kontakt des Greifarms mit einem Objekt zu erkennen. Die Steuerungsvorrichtung kann insbesondere dazu konfiguriert sein, eine Bewegung des Greifarms ansprechend auf eine erkannte Annäherung und/oder ansprechend auf einen erkannten Kontakt instantan zu beenden. Mittels einer solchen Ausführung kann sichergestellt werden, dass der Greifarm besonders zuverlässig auch in Gebieten betrieben werden kann, in welchen Menschen unterwegs sind. Eine Umzäunung der Betankungsstation und insbesondere des Greifarms ist damit nicht erforderlich. Auf eine solche Umzäunung kann somit verzichtet werden. Sollte sich ein Mensch im Arbeitsbereich des Greifarms aufhalten, wird bei entsprechender Annäherung oder Kontakt der Greifarm unverzüglich gestoppt. Damit werden Verletzungen oder Beschädigungen verhindert. Unter einer instantanen Beendigung kann insbesondere verstanden werden, dass im Rahmen der technischen Möglichkeiten so schnell wie möglich nach einem Erkennen eines Kontakts oder einer Annäherung die Bewegung des Greifarms beendet wird. Insbesondere kann durch eine solche Ausführung eine Mensch-Roboter-Kollaboration realisiert werden.The refueling station can in particular have one or more sensors that are designed to detect an approach of the gripper arm to an object and/or contact of the gripper arm with an object. The control device can in particular be configured to instantly terminate a movement of the gripper arm in response to a detected approach and/or in response to a detected contact. Such an embodiment can ensure that the gripper arm can be operated particularly reliably even in areas where people are moving. A fence around the refueling station and in particular the gripper arm is therefore not necessary. Such a fence can therefore be dispensed with. If a person is in the working area of the gripper arm, the gripper arm is stopped immediately if they approach or make contact. This prevents injuries or damage. Instant termination can in particular be understood to mean that, within the scope of the technical possibilities, the movement of the gripper arm is terminated as quickly as possible after a contact or approach is detected. In particular, such an embodiment can enable human-robot collaboration.
Die Betankungsstation kann einen Projektor aufweisen, der eine Bodenmarkierung bzw. Projektion auf einen Bereich projiziert oder projizieren kann, welcher mindestens einem Bewegungsbereich des Greifarms entspricht. Dadurch kann die Bodenmarkierung Personen anzeigen, dass sie den markierten Bereich nicht betreten sollen, da sich der Greifarm darin bewegen kann. Die Verwendung eines Projektors ermöglicht eine flexible Anzeige, welche beispielsweise nur dann aktiviert werden kann, wenn ein Betankungsvorgang stattfindet und/oder der Greifarm aus einer Ruhestellung ausgelenkt ist. Außerdem können mittels des Projektors zusätzliche Informationen projiziert werden. Ein Bewegungsbereich ist typischerweise derjenige Bereich, in welchem sich der Greifarm grundsätzlich bewegen kann, oder in welchem sich der Greifarm bei einem konkreten Betankungsvorgang bewegt.The refueling station may include a projector that projects or can project a floor marking or projection onto an area corresponding to at least one movement area of the gripper arm. This allows the floor marking to indicate to people that they should not enter the marked area, as the gripper arm can move within it. The use of a projector enables a flexible display, which can, for example, only be activated when a refueling process is taking place and/or the gripper arm is deflected from a rest position. In addition, additional information can be projected using the projector. A movement area is typically the area in which the gripper arm can generally move, or in which the gripper arm moves during a specific refueling process.
Die Betankungsstation kann einen Aktuator zum Betätigen des Verbinders zum Freigeben einer Abgabe von gasförmigem Brennstoff aufweisen. Der Aktuator kann insbesondere von der Steuerungsvorrichtung auslösbar sein. Der Aktuator kann insbesondere dazu ausgebildet sein, einen Ring oder ein sonstiges Element des Verbinders über einen gewissen Bereich zu bewegen, so dass ein Betankungsvorgang freigegeben wird und gasförmiger Brennstoff ausströmen kann. Vorzugsweise wird eine solche Betätigung erst dann ausgeführt, wenn erkannt wurde, dass der Verbinder zuverlässig mit einem Betankungsstutzen verbunden ist.The refueling station can have an actuator for actuating the connector to release a discharge of gaseous fuel. The actuator can in particular be triggered by the control device. The actuator can in particular be designed to move a ring or another element of the connector over a certain area so that a refueling process is released and gaseous fuel can flow out. Preferably, such an actuation is only carried out when it has been recognized that the connector is reliably connected to a refueling nozzle.
Der Betankungsschlauch kann insbesondere ganz oder teilweise entlang des Greifarms befestigt sein. Dies kann insbesondere bedeuten, dass der Betankungsschlauch an mehreren Stellen mit dem Greifarm verbunden ist, so dass er nicht lose herunterhängt. Typischerweise ist der Betankungsschlauch flexibel. Durch eine eben beschriebene Verbindung kann der Betankungsschlauch in geeigneter Weise geführt werden.The refueling hose can in particular be attached completely or partially along the gripper arm. This can in particular mean that the refueling hose is connected to the gripper arm at several points so that it does not hang down loosely. The refueling hose is typically flexible. The refueling hose can be guided in a suitable manner using a connection as described above.
Gemäß einer Ausführung umfasst die Betankungsstation eine Kontaktplatte mit einem oder mehreren Kontakten zur elektrischen Verbindung mit dem Fahrzeug während eines Betankungsvorgangs. Diese Kontaktplatte kann insbesondere einen elektrischen Kontakt zum Fahrzeug herstellen, wodurch beispielsweise Informationen ausgetauscht und/oder Befehle übermittelt werden können. Beispielsweise kann auf diese Weise ein Befehl an das Fahrzeug übermittelt werden, welcher das Wegfahren des Fahrzeugs während des Betankungsvorgangs verhindert. Auch können Informationen vom Fahrzeug erhalten werden, beispielsweise betreffend eine Temperatur eines Behälters oder eines Füllstands.According to one embodiment, the refueling station comprises a contact plate with one or more contacts for electrical connection to the vehicle during a refueling process. This contact plate can in particular establish an electrical contact with the vehicle, whereby, for example, information can be exchanged and/or commands can be transmitted. For example, a command can be transmitted to the vehicle in this way which prevents the vehicle from driving away during the refueling process. Information can also be received from the vehicle, for example regarding a temperature of a container or a fill level.
Gemäß einer Ausführung ist zwischen Verbinder und Greifarm eine Sollbruchstelle ausgebildet. Eine solche Sollbruchstelle kann insbesondere dafür sorgen, dass sich der Verbinder bei Ausübung einer gewissen Kraft von dem Greifarm lösen kann, indem die Sollbruchstelle bricht. Dadurch kann bei einem grundsätzlich unerwarteten bzw. nicht erwünschten Wegfahren des Fahrzeugs oder einem unbeabsichtigten Verschieben verhindert werden, dass der Verbinder vom Fahrzeug abreißt und eventuell gasförmiger Brennstoff unkontrolliert austritt. In einem solchen Fall ist es typischerweise sinnvoller, ein Abreißen des Verbinders vom Greifarm zu akzeptieren.According to one embodiment, a predetermined breaking point is formed between the connector and the gripping arm. Such a predetermined breaking point can ensure in particular that the connector can be released from the gripping arm when a certain force is applied, by breaking the predetermined breaking point. This can prevent the connector from tearing off the vehicle and possibly gaseous fuel from escaping in an uncontrolled manner if the vehicle drives away unexpectedly or undesirably or is accidentally moved. In such a case, it is typically more sensible to accept that the connector tears off the gripping arm.
Insbesondere kann der Verbinder mittels einer oder mehrerer Schrauben oder Stifte am Greifarm befestigt sein. Die Sollbruchstelle kann insbesondere in den Schrauben oder Stiften ausgebildet sein. Dies hat sich als vorteilhafte Ausführung erwiesen. Insbesondere können im Fall einer zu hohen Belastung, beispielsweise bei einem Wegfahren des Fahrzeugs, die Sollbruchstelle oder die Sollbruchstellen in den Schrauben oder Stiften brechen. Eine Sollbruchstelle in einer Schraube oder einem Stift kann beispielsweise durch eine lokale Verjüngung am Material und/oder durch Verwendung eines weniger bruchfesten Materials realisiert werden.In particular, the connector can be attached to the gripper arm by means of one or more screws or pins. The predetermined breaking point can in particular be formed in the screws or pins. This has proven to be an advantageous design. In particular, in the event of excessive loading, for example when the vehicle is driven away, the predetermined breaking point or the predetermined breaking points in the screws or pins can break. A predetermined breaking point in a screw or pin can be realized, for example, by a local taper in the material and/or by using a less break-resistant material.
Insbesondere kann in dem Betankungsschlauch eine Abrissstelle ausgebildet sein. Diese kann bei Überschreitung einer vordefinierten Zugbelastung abreißen und den Betankungsschlauch verschließen. Dadurch kann für den Fall, dass beispielsweise ein Fahrzeug während des Betankungsvorgangs wegfährt und eine Zugbelastung auf den Betankungsschlauch ausgeübt wird, ein definiertes Abreißen an der Abrissstelle realisiert werden. Durch ein automatisches Verschließen des Betankungsschlauchs wird verhindert, dass gasförmiger Brennstoff unkontrolliert oder unerwünschterweise austritt. Das Verschließen kann insbesondere an demjenigen Teil des Betankungsschlauchs erfolgen, welcher nach dem Abriss noch mit einer Zuführung von gasförmigem Brennstoff verbunden ist.In particular, a tear-off point can be formed in the refueling hose. This can tear off if a predefined tensile load is exceeded and close the refueling hose. This means that if, for example, a vehicle drives away during the refueling process and a tensile load is exerted on the refueling hose, a defined tear-off point can be achieved at the tear-off point. Automatically closing the refueling hose prevents gaseous fuel from escaping in an uncontrolled or undesirable manner. The closure can take place in particular on the part of the refueling hose that is still connected to a supply of gaseous fuel after the tear-off.
Insbesondere kann die Betankungsstation für die Betankung von Flurförderfahrzeugen ausgebildet sein. Derartige Flurförderfahrzeuge können beispielsweise in einer Produktionshalle oder auf einem Fabrikgelände verwendet werden, um Waren zu transportieren. Sie können insbesondere die Betankungsstation anfahren, wenn ein Füllstand eines internen Druckbehälters einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Auch ein manuelles Verbringen zur Betankungsstation ist möglich.In particular, the refueling station can be designed for refueling industrial trucks. Such industrial trucks can be used, for example, in a production hall or on a factory site to transport goods. In particular, they can drive to the refueling station when the fill level of an internal pressure vessel falls below a predetermined threshold. Manual transport to the refueling station is also possible.
Insbesondere kann die Betankungsstation zum Betanken mit einem Gasdruck von mindestens 300 bar, mindestens 350 bar, oder mindestens 700 bar ausgebildet sein. Dadurch kann eine Betankung unter hohem Druck erfolgen, wodurch die Betankung schneller erfolgt und ein vorhandenes Speichervolumen besser ausgenutzt werden kann.In particular, the refueling station can be designed for refueling with a gas pressure of at least 300 bar, at least 350 bar, or at least 700 bar. This allows refueling to take place under high pressure, which means that refueling takes place more quickly and the existing storage volume can be better utilized.
Gemäß einer Ausführung weist die Betankungsstation eine Kamera zur Beobachtung eines Betankungsstutzens des Fahrzeugs auf. Insbesondere kann damit ein Betankungsstutzen identifiziert werden und/oder im Raum lokalisiert werden. Die Kamera kann beispielsweise in der Nähe des Verbinders am Greifarm angebracht sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann beispielsweise eine Kamera vorhanden sein, welche einen größeren Bereich der Betankungsstation überblickt. Diese kann beispielsweise nicht am Greifarm angebracht sein.According to one embodiment, the refueling station has a camera for observing a refueling nozzle of the vehicle. In particular, this can be used to identify a refueling nozzle and/or locate it in space. The camera can be attached to the gripper arm near the connector, for example. In addition or as an alternative, there can be a camera that oversees a larger area of the refueling station. This can, for example, not be attached to the gripper arm.
Gemäß einer Ausführung weist die Betankungsstation eine Ausblasvorrichtung bzw. Ausblasöffnung zum Ausblasen von Luft neben dem Verbinder in Richtung eines mit dem Verbinder zu verbindenden Betankungsstutzens auf. Insbesondere kann eine solche Ausblasvorrichtung als Öffnung ausgebildet sein, durch welche Luft ausgeblasen werden kann. Anstelle von Luft kann auch ein anderes Gas wie beispielsweise Stickstoff ausgeblasen werden. Insbesondere kann die Ausblasvorrichtung am Greifarm angebracht sein. Somit ist es möglich, vor einem Verbinden des Verbinders mit einem Betankungsstutzen einen Luftstoß auszugeben, um eventuell vorhandenen Staub wegzublasen.According to one embodiment, the refueling station has a blow-out device or blow-out opening for blowing out air next to the connector in the direction of a refueling nozzle to be connected to the connector. In particular, such a blow-out device can be designed as an opening through which air can be blown out. Instead of air, another gas such as nitrogen can also be blown out. In particular, the blow-out device can be attached to the gripping arm. This makes it possible to emit a blast of air before connecting the connector to a refueling nozzle in order to blow away any dust that may be present.
Die hier offenbarte Technologie betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betanken eines Fahrzeugs mit gasförmigem Brennstoff. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
- - Erkennen, dass sich ein Fahrzeug in einer Betankungsposition befindet,
- - Bewegen eines Verbinders eines Betankungsschlauchs mittels eines Greifarms zu einem Betankungsstutzen des Fahrzeugs,
- - Verbinden des Verbinders mit dem Betankungsstutzen, und
- - Betanken des Fahrzeugs.
- - Detecting that a vehicle is in a refueling position,
- - Moving a connector of a refueling hose to a refueling nozzle of the vehicle by means of a gripping arm,
- - Connecting the connector to the refueling nozzle, and
- - Refueling the vehicle.
Mittels eines solchen Verfahrens ist es in vorteilhafter Weise möglich, einen Betankungsvorgang automatisiert auszuführen. Auf manuelle Eingriffe kann vorteilhaft verzichtet werden. Unter einem Betanken des Fahrzeugs wird dabei insbesondere verstanden, dass gasförmiger Brennstoff an das Fahrzeug abgegeben wird. Das Verbinden des Verbinders mit dem Betankungsstutzen kann dabei insbesondere druckdicht erfolgen. Das Erkennen, dass sich ein Fahrzeug in einer Betankungsposition befindet, kann insbesondere mittels einer übergeordneten Leitsteuerung erfolgen. Dies kann auch den Betankungsvorgang initiieren. Insbesondere kann ein Handshake-Verfahren zwischen Betankungsstation und Leitsteuerung implementiert sein, welches einen geeigneten Datenfluss ermöglicht.Using such a method, it is advantageously possible to carry out a refueling process automatically. Manual intervention can advantageously be dispensed with. Refueling the vehicle is understood in particular to mean that gaseous fuel is delivered to the vehicle. The connection of the connector to the refueling nozzle can in particular be pressure-tight. The detection that a vehicle is in a refueling position can in particular be carried out by means of a higher-level control system. This can also initiate the refueling process. In particular, a handshake process can be implemented between the refueling station and the control system, which enables a suitable data flow.
Insbesondere kann das eben beschriebene Verfahren mittels einer Betankungsstation wie hierin beschrieben ausgeführt werden. Bezüglich der Betankungsstation kann dabei auf alle beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.In particular, the method just described can be carried out using a refueling station as described herein. With regard to the refueling station, all of the designs and variants described can be used.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Betanken nur dann gestartet wird, wenn ein erfolgreiches Verbinden des Verbinders detektiert wird. Ein solches erfolgreiches Verbinden des Verbinders stellt typischerweise sicher, dass der Verbinder druckdicht mit dem Betankungsstutzen verbunden ist und beim Betankungsvorgang kein gasförmiger Brennstoff austritt. Es wird weiter unten beschrieben, wie dies beispielsweise festgestellt werden kann.Preferably, refueling is only started when a successful connection of the connector is detected. Such a successful connection of the connector typically ensures that the connector is connected to the refueling nozzle in a pressure-tight manner and that no gaseous fuel escapes during the refueling process. It is described below how this can be determined, for example.
Insbesondere kann während des Betankens und/oder zwischen einem Verbinden und einer Lösung der Verbindung ein Fahrverhinderungssignal an das Fahrzeug gesendet werden. Das Fahrverhinderungssignal kann insbesondere von der Betankungsstation an das Fahrzeug gesendet werden. Das Fahrverhinderungssignal kann nach seinem Erhalt insbesondere bewirken, dass das Fahrzeug am Wegfahren gehindert wird. Dies kann insbesondere durch eine im Fahrzeug implementierte Steuerung realisiert werden, welche insbesondere das Fahrverhinderungssignal empfangen kann. Beispielsweise kann ein Freigabesignal an das Fahrzeug gesendet werden, um zu signalisieren, dass der Betankungsvorgang beendet ist und das Fahrzeug wieder wegfahren kann.In particular, a driving prevention signal can be sent to the vehicle during refueling and/or between connecting and disconnecting the connection. The driving prevention signal can in particular be sent from the refueling station to the vehicle. After it has been received, the driving prevention signal can in particular prevent the vehicle from driving away. This can in particular be achieved by a control system implemented in the vehicle, which can in particular receive the driving prevention signal. For example, a release signal can be sent to the vehicle to signal that the refueling process has ended and the vehicle can drive away again.
Insbesondere kann während des Betankens eine Temperatur eines Druckbehälters aus dem Fahrzeug ausgelesen werden. Ein solcher Druckbehälter kann insbesondere zum Lagern des gasförmigen Brennstoffs im Fahrzeug verwendet werden. Der Druckbehälter kann insbesondere mittels der Temperaturüberwachung vor einer Übertemperatur geschützt werden. Sollte eine Übertemperatur auftreten, wird der Betankungsvorgang typischerweise unterbrochen. Dies verhindert eine ansonsten eventuell mögliche Beschädigung des Druckbehälters.In particular, the temperature of a pressure vessel can be read from the vehicle during refueling. Such a pressure vessel can be used in particular to store the gaseous fuel in the vehicle. The pressure vessel can be protected from excess temperature in particular by means of temperature monitoring. If excess temperature occurs, the refueling process is typically interrupted. This prevents damage to the pressure vessel that could otherwise possibly occur.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weist das Verfahren ferner folgende Schritte auf:
- - Erkennen eines Merkmals am Fahrzeug, und
- - Positionieren des Verbinders relativ zum Merkmal.
- - Recognition of a feature on the vehicle, and
- - Positioning the connector relative to the feature.
Das Merkmal kann insbesondere ein optisch erkennbares Merkmal sein. Anstelle des Erkennens des Merkmals kann alternativ beispielsweise auch eine vordefinierte Position angefahren werden. Auf den Schritt des Erkennens des Merkmals und/oder auf den Schritt des Positionierens relativ zum Merkmal kann in alternativen Ausführungen verzichtet werden.The feature can in particular be an optically recognizable feature. Instead of recognizing the feature, a predefined position can alternatively be approached, for example. The step of recognizing the feature and/or the step of positioning relative to the feature Sometimes it can be dispensed with in alternative designs.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weist das Verfahren ferner folgende Schritte auf:
- - Anfahren des Verbinders an den Betankungsstutzen, und
- - mehrfaches Verschwenken des Verbinders relativ zum Betankungsstutzen.
- - Moving the connector to the refueling nozzle, and
- - Multiple pivoting of the connector relative to the refueling nozzle.
Durch ein solches mehrfaches Verschwenken kann insbesondere vermieden werden, dass eventuelle Verklemmungen oder Verspannungen ein Aufsetzen des Verbinders auf den Betankungsstutzen beeinträchtigen. Beispielsweise können vier Richtungen verwendet werden, wobei in jeder Richtung der Verbinder um einen vordefinierten maximalen Betrag verschwenkt wird und dann in eine andere Richtung verschwenkt wird. Nach einem solchen Vorgang des Verschwenkens kann beispielsweise ein endgültiges Verbinden, insbesondere ein druckdichtes Verbinden, des Verbinders mit dem Betankungsstutzen erfolgen.Such multiple pivoting can prevent any jamming or tension from affecting the placement of the connector on the refueling nozzle. For example, four directions can be used, with the connector being pivoted by a predefined maximum amount in each direction and then pivoted in another direction. After such a pivoting process, the connector can be finally connected to the refueling nozzle, in particular a pressure-tight connection.
Das Verschwenken kann insbesondere ausgeführt werden, nachdem der Verbinder relativ zum Merkmal positioniert wurde.In particular, pivoting may be performed after the connector has been positioned relative to the feature.
Das Verschwenken kann insbesondere in einer kraftgeregelten Betriebsart des Greifarms erfolgen. Sie kann insbesondere eine Pendelbewegung darstellen. Eine kraftgeregelte Pendelbewegung des Greifarms bzw. Roboters kann insbesondere zum Ankuppeln einer Zapfpistole an den Betankungsstutzen verwendet werden.The pivoting can take place in particular in a force-controlled operating mode of the gripper arm. It can in particular represent a pendulum movement. A force-controlled pendulum movement of the gripper arm or robot can in particular be used to couple a fuel nozzle to the refueling nozzle.
Nach dem Verbinden und vor dem Betanken kann insbesondere der Verbinder mit einer Kraft beaufschlagt werden, welche vom Betankungsstutzen weg weist. Insbesondere kann das Betanken nur dann durchgeführt werden, wenn sich der Verbinder nicht vom Betankungsstutzen entfernen lässt. Dies kann beispielsweise durch eine Bewegungsüberwachung des Greifarms erfolgen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Verbinder zuverlässig mit dem Betankungsstutzen verbunden ist und nur dann ein Betanken erfolgt. After connection and before refueling, the connector in particular can be subjected to a force that points away from the refueling nozzle. In particular, refueling can only be carried out if the connector cannot be removed from the refueling nozzle. This can be done, for example, by monitoring the movement of the gripper arm. This can ensure that the connector is reliably connected to the refueling nozzle and that refueling only takes place then.
Dadurch kann verhindert werden, dass gasförmiger Brennstoff austritt, weil der Verbinder noch nicht ordnungsgemäß mit dem Verbindungsstutzen verbunden ist.This can prevent gaseous fuel from leaking because the connector is not yet properly connected to the connecting piece.
Insbesondere kann festgestellt werden, wenn ein Weg, um welchen sich der Verbinder bei dem eben beschriebenen Zurückziehen bewegen lässt, größer ist als ein Schwellenwert. In diesem Fall kann davon ausgegangen werden, dass der Kopplungsprozess nicht erfolgreich war und es kann dementsprechend von einer Betankung abgesehen werden.In particular, it can be determined if the distance by which the connector can be moved during the retraction described above is greater than a threshold value. In this case, it can be assumed that the coupling process was not successful and refueling can therefore be omitted.
Eine Anfahrtstrategie kann insbesondere folgendermaßen durchgeführt werden:
- - Verfahren eines Greifarms aus seiner Grundstellung,
- - Position für die Verwendung einer Kamera anfahren,
- - Tanknippel bzw. Betankungsstutzen suchen, insbesondere mittels der Kamera,
- - Anfahren einer Position zur Luftdruckreinigung, dabei insbesondere Ausstoßen eines Luftstoßes zur Reinigung,
- - Ankuppeln von Kontakten,
- - Ankuppeln von Kontaktplatten, und
- - Verhinderung einer Fahrfreigabe, insbesondere mittels der Kontaktplatte.
- - Moving a gripper arm from its home position,
- - Move to position for using a camera,
- - Search for tank nipples or refueling nozzles, especially using the camera,
- - Moving to a position for air pressure cleaning, in particular emitting a blast of air for cleaning,
- - Coupling of contacts,
- - Coupling of contact plates, and
- - Preventing travel release, particularly by means of the contact plate.
Mit anderen Worten können beispielsweise Fahrzeuge betankt werden, welche beispielsweise wasserstoffbetriebene Brennstoffzellenfahrzeuge sein können und welche insbesondere als Flurförderfahrzeuge dienen können. Diese können insbesondere bei bekannten Ausführungen manuell mit Wasserstoff betankt werden. Die Fahrzeuge können sowohl als manuelle wie auch als automatische Fahrzeuge ausgeführt sein.In other words, vehicles can be refueled, for example, which can be hydrogen-powered fuel cell vehicles and which can be used in particular as industrial trucks. These can be manually refueled with hydrogen, especially in known designs. The vehicles can be designed as both manual and automatic vehicles.
Hierfür wurde beispielsweise ein Handshake-Verfahren entwickelt, welches eine Kommunikation zwischen drei Hauptakteuren realisiert. Diese Hauptakteure können insbesondere die Betankungsstation, eine Leitsteuerung sowie eine integrierte Prozesssteuerung sein.For this purpose, for example, a handshake procedure was developed that enables communication between three main actors. These main actors can be the refueling station, a control system and an integrated process control system.
Um einen schutzzaunlosen Einsatz zu ermöglichen, kann beispielsweise das Konzept eines Cobot verwendet werden. Dieser agiert im Sinne einer Mensch-Roboter-Kollaboration und ist für den Menschen ungefährlich. Dies kann beispielsweise durch die weiter oben bereits erwähnte Sensorik realisiert werden. Zusätzlich kann vorzugsweise ein Endeffektor so gestaltet werden, dass er ebenfalls nicht gefährlich für den Menschen ist.In order to enable use without a protective fence, the concept of a cobot can be used, for example. This acts in the sense of human-robot collaboration and is harmless to humans. This can be achieved, for example, using the sensors mentioned above. In addition, an end effector can preferably be designed in such a way that it is also not dangerous to humans.
Es kann ein pneumatischer Rückzugsmechanismus verwendet werden, der eine Kupplung automatisch wieder entriegeln kann. Der Endeffektor hat typischerweise eine Kontaktplatte, die linear gelagert ist und vor dem Verriegeln der Kupplung an das Fahrzeug andockt. Über diese Kontaktplatte kann eine Weiterfahrt verhindert werden und es wird ein Auslesen der Temperatur oder anderer Parameter ermöglicht.A pneumatic retraction mechanism can be used that can automatically unlock a clutch. The end effector typically has a contact plate that is linearly mounted and docks onto the vehicle before the clutch is locked. This contact plate can be used to prevent further travel and to read the temperature or other parameters.
Für den Fall eines Abrisses kann durch Kunststoffschrauben in Kombination mit definiert gebogenen Blechen eine Sollbruchstelle realisiert werden.In the event of a tear-off, a predetermined breaking point can be created using plastic screws in combination with defined bent sheets.
Um die unterschiedliche Positionierung von Fahrzeugen in der Anfahrt und die unterschiedliche Orientierung von verbauten Tankstutzen ausgleichen zu können, kann beispielsweise die nachfolgend beschriebene Lösung verwendet werden. Der Greifarm kann in eine sogenannte Kamerapose fahren, wo ein Bild aufgenommen wird. Auf diesem Bild kann ein festgelegtes Merkmal detektiert werden. Relativ dazu kann dann eine Tankpistole bzw. ein Verbinder kurz vor den Tankeinfüllstutzen gefahren werden. Um ein Ankuppeln zu ermöglichen, kann in einem kraftgesteuerten Modus des Greifarms eine Art Pendelbewegung durchgeführt werden. Dabei kann der Greifarm vier unterschiedliche Punkte anfahren, die jeweils mit einem anderen Winkel (Orientierung Endeffektor) hinterlegt sind. Nach der vierten Orientierung kann der Greifarm in die Ausgangsorientierung zurückfahren, ohne dabei von dem Tankeinfüllstutzen wegzufahren. Anschließend kann eine erneute Orientierungsfahrt durchgeführt werden, jedoch beispielsweise mit einer höheren Kraft. Um sicherzugehen, dass die Kupplung verriegelt ist, kann eine Rückzugsprobe durchgeführt werden.In order to compensate for the different positioning of vehicles on the approach and the different orientation of installed fuel filler necks, the solution described below can be used, for example. The gripper arm can move into a so-called camera pose, where an image is taken. A defined feature can be detected in this image. A fuel nozzle or connector can then be moved relative to this just in front of the tank filler neck. To enable coupling, a type of pendulum movement can be carried out in a force-controlled mode of the gripper arm. The gripper arm can move to four different points, each of which is stored at a different angle (end effector orientation). After the fourth orientation, the gripper arm can move back to the starting orientation without moving away from the tank filler neck. Another orientation drive can then be carried out, but with a higher force, for example. To ensure that the coupling is locked, a retraction test can be carried out.
Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigen:
-
1 : eine Betankungsstation und ein Fahrzeug, und -
2 : eine Draufsicht auf einen Boden mit Betankungsstation.
-
1 : a refueling station and a vehicle, and -
2 : a top view of a floor with a refueling station.
An der Basis 12 ist ein Greifarm 20 angebracht. Dieser weist vorliegend ein erstes Glied 22 und ein zweites Glied 24 auf. Diese sind an jeweiligen Gelenken miteinander verbunden. Des Weiteren ist das erste Glied 22 über ein Gelenk mit der Basis 12 verbunden, und das zweite Glied 24 ist über ein Gelenk mit einem Verbinder 35 verbunden, auf welchen weiter unten näher eingegangen wird. An den Gelenken können jeweilige Motoren angesteuert werden, durch welche die Steuerungsvorrichtung 15 den Greifarm 20 so bewegen kann, dass der Verbinder 35 an einer gewünschten Stelle im Raum positioniert wird.A
An dem Greifarm 20 ist ein Betankungsschlauch 30 angebracht. Der Betankungsschlauch 30 ist flexibel und ist an dem Greifarm 20 an einigen Stellen befestigt. Er reicht von der Basis 12 zum Verbinder 35. Dadurch kann gasförmiger Brennstoff von der Basis 12 zum Verbinder 35 geliefert und über den Verbinder 35 abgegeben werden.A fueling
Benachbart zum Verbinder 35 ist eine Kamera 40 am Greifarm 20 angebracht. Dadurch kann ein Foto oder Video von einer Umgebung aufgenommen werden, wobei die Kamera 40 beispielsweise dabei helfen kann, den Verbinder 35 zu positionieren und zu verbinden.A
Benachbart zum Verbinder 35 ist ebenfalls eine Ausblasöffnung 42 vorhanden. Diese kann Luft in einer Richtung ausblasen, in welche der Verbinder 35 weist. Dies erlaubt ein Reinigen eines Bereichs, in welchem verbunden werden soll.Adjacent to the
Des Weiteren ist benachbart zum Verbinder 35 eine Kontaktplatte 44 angeordnet, welche mehrere elektrische Kontakte aufweist. Diese dienen zum Verbinden mit einer externen Einrichtung wie beispielsweise einem Fahrzeug 50, auf welches weiter unten näher eingegangen wird.Furthermore, a
Die Betankungsstation 10 dient insbesondere zum Betanken eines schematisch dargestellten Fahrzeugs 50. Das Fahrzeug 50 kann beispielsweise ein Flurförderfahrzeug sein. Das Fahrzeug 50 weist einen Betankungsstutzen 55 auf, durch welchen es gasförmigen Brennstoff empfangen kann. Es bewegt sich auf einem Boden 11.The
Wenn das Fahrzeug 50 betankt werden soll, fährt es zunächst in eine Betankungsposition. Dann wird ein Bild mit der Kamera 40 aufgenommen, und basierend darauf fährt der Greifarm 20 den Verbinder 35 in eine Ausgangsposition. In dieser wird zunächst ein Luftstoß durch die Ausblasöffnung 42 ausgegeben, um den Betankungsstutzen 55 zu reinigen. Von der Ausgangsposition aus schiebt der Greifarm den Verbinder 35 zumindest teilweise auf den Betankungsstutzen 55 auf. Anschließend wird eine Pendelbewegung ausgeführt, wobei der Verbinder 35 vom Greifarm in dessen kraftgesteuertem Modus in vier Richtungen verschwenkt wird, so dass ein Verkanten verhindert wird. Nach diesem Verschwenken wird der Verbinder 35 weiter auf den Betankungsstutzen 55 aufgesteckt und wird dann druckdicht verbunden, so dass ein Betankungsvorgang gestartet werden kann.When the
Zur Erhöhung der Sicherheit wird über die Kontaktplatte 44 ein Fahrverhinderungssignal an das Fahrzeug 50 gesendet. Dies verhindert ein Wegfahren des Fahrzeugs 50. Des Weiteren wird zur Erhöhung der Sicherheit vor dem Beginn eines Betankungsvorgangs der Verbinder 35 mit einer definierten Kraft vom Fahrzeug 50 weggezogen. Sollte dabei eine Bewegung möglich sein, welche größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, so kann von einer nicht zuverlässigen Verbindung ausgegangen werden und der Tankvorgang wird nicht gestartet. Dies wird auch als Rückzugsprobe bezeichnet.To increase safety, a travel prevention signal is sent to the
Der Verbinder 35 ist über eine nicht dargestellte Sollbruchstelle mit dem Greifarm 20 verbunden. Sollte ein Wegfahren des Fahrzeugs 50 doch erfolgen, so wird der Verbinder 35 vom Greifarm 20 durch Bruch der Sollbruchstelle gelöst und ein Abreißen wird verhindert. Dadurch wird eine gewisse Flexibilität selbst dann erreicht, wenn sich das Fahrzeug 50 entgegen der Erwartung bewegen sollte.The
Aus Gründen der Leserlichkeit wurde vereinfachend der Ausdruck „mindestens ein(e)“ teilweise weggelassen. Sofern ein Merkmal der hier offenbarten Technologie in der Einzahl bzw. unbestimmt beschrieben ist (z.B. die/eine Basis, der/ein Greifarm, etc.) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B. die mindestens eine Basis, der mindestens eine Greifarm, etc.).For reasons of readability, the expression "at least one" has been partially omitted for the sake of simplicity. If a feature of the technology disclosed here is described in the singular or indefinitely (e.g. the/a base, the/a gripper arm, etc.), the plural form is also intended to be disclosed at the same time (e.g. the at least one base, the at least one gripper arm, etc.).
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.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention and its equivalents.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- BetankungsstationRefueling station
- 1111
- BodenFloor
- 1212
- BasisBase
- 1313
- Projektionprojection
- 1414
- Projektorprojector
- 1515
- SteuerungsvorrichtungControl device
- 2020
- GreifarmGripper arm
- 2222
- erstes Gliedfirst link
- 2424
- zweites Gliedsecond link
- 3030
- BetankungsschlauchRefueling hose
- 3535
- VerbinderInterconnects
- 4040
- Kameracamera
- 4242
- AusblasöffnungExhaust opening
- 4444
- KontaktplatteContact plate
- 5050
- Fahrzeugvehicle
- 5555
- BetankungsstutzenRefueling nozzle
Claims (21)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022130095.1A DE102022130095A1 (en) | 2022-11-15 | 2022-11-15 | Fuelling station for fuelling a vehicle and method for fuelling a vehicle |
PCT/DE2023/100878 WO2024104532A1 (en) | 2022-11-15 | 2023-11-15 | Refueling station for refueling a vehicle, and method for refueling a vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022130095.1A DE102022130095A1 (en) | 2022-11-15 | 2022-11-15 | Fuelling station for fuelling a vehicle and method for fuelling a vehicle |
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