DE10258235A1

DE10258235A1 - Füllstandsmesseinrichtung für Flüssiggas-Fahrzeugtank

Info

Publication number: DE10258235A1
Application number: DE2002158235
Authority: DE
Inventors: Heinrich Fieseler; Helmut Henrich; Joachim Krüll
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Air Liquide Deutschland GmbH
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2004-07-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Füllstandsmesseinrichtung für einen Flüssiggas-Fahrzeugtank, insbesondere für einen Flüssigwasserstoff-Fahrzeugtank, gekennzeichnet durch mindestens einen an einer Lagerung (1) des Fahrzeugtanks (2) angeordneten Dehnungsmessstreifen (3) und mindestens einen außerhalb des Fahrzeugtanks (2) angeordneten und über eine Leitung (6) mit dem Fahrzeugtank (2) verbundenen Drucksensor (7), wobei der Dehnungsmessstreifen (3) und der Drucksensor (7) über jeweils eine Leitung (4, 8) mit einem Bordcomputer (5) verbunden sind. Die im Aufbau und in der Herstellung einfache und kostengünstige Füllstandsmesseinrichtung ermöglicht eine genaue und zuverlässige Füllstandsmessung von in einem Fahrzeugtank bevorrateten Flüssiggas, insbesondere von Flüssigwasserstoff.

Description

Die Erfindung betrifft eine Füllstandsmesseinrichtung für einen Flüssiggas-Fahrzeugtank, insbesondere für einen Flüssigwasserstoff-Fahrzeugtank.
Die zur Füllstandsmessung in mit kryogenen Flüssigkeiten bevorratenden stationären Behältern gebräuchliche DMS-Messtechnik hat sich bisher beim Einsatz in Flüssiggas-Fahrzeugtanks noch nicht bewährt.
Die bisher zur Füllstandsmessung von in einem Fahrzeugtank bevorratetem Flüssiggas, wie beispielsweise Flüssigwasserstoff, eingesetzten Messeinrichtung bestehen aus einer in dem Innenbehälter des als Kryobehälter ausgebildeten Fahrzeugtanks angeordneten kapazitiven Füllstandssonde, die durch eine Leitung mit einer außerhalb des Fahrzeugtanks angeordneten Anzeige-Einrichtung verbunden ist.
Die bei dieser herkömmlichen Füllstandsmesseinrichtung für Flüssiggas-Fahrzeugtanks notwendige Leitungsführung von der im Innenbehälter des Fahrzeugtanks angeordneten Füllstandssonde zu der außerhalb des Fahrzeugtanks angeordneten Steuer- und Regel-Einrichtung erfordert eine kostenaufwendige Tankkonstruktion und Tankfertigung.
Zudem ist ein Austausch einer im Innenbehälter des Fahrzeugtanks angeordneten defekten Füllstandssonde nicht oder nur nach einer kostenaufwendigen Tankzerlegung möglich.
Diese bekannte Füllstandsmesseinrichtung für einen Flüssiggas-Fahrzeugtank, insbesondere für einen Flüssigwasserstoff-Fahrzeugtank, weist zudem wesentliche Nachteile hinsichtlich Genauigkeit, Langzeitstabilität, Reproduzierbarkeit der Messwerterfassung und Justierung auf.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabenstellung zugrunde, eine Füllstandsmesseinrichtung für einen Flüssiggas-Fahrzeugtank, insbesondere für einen Flüssigwasserstoff-Fahrzeugtank, zu schaffen, die einfach und kostengünstig ist sowie eine genaue, von äußeren Störeinflüssen weitgehend unbeeinflusste Füllstandsmessung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Füllstandsmesseinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Füllstandsmesseinrichtung für einen Flüssiggas-Fahrzeugtank, insbesondere für einen Flüssigwasserstoff-Fahrzeugtank, besteht aus mindestens einem handelsüblichen Dehnungsmessstreifen (DMS), der an der Lagerung des Fahrzeugtanks so angeordnet ist, dass sowohl die jeweiligen konstruktiven Verhältnisse im Kraftfahrzeug als auch die Vorschriften bezüglich der Belastung durch im Fahrbetrieb auftretende Kräfte erfüllt werden.
Von jedem Dehnungsmessstreifen (DMS) wird die aus dem von der jeweiligen Tankbefüllung mit Flüssiggas abhängigen Tankgewicht resultierende und auf die Tanklagerung einwirkende Kraft gemessen und als Signal durch eine Leitung an einen im Fahrzeug installierten Bordcomputer übermittelt.
Bei einer erforderlichen hohen Messstellenanzahl werden kostengünstige reine Dehnungsmessstreifen (DMS) mit DMS-Verstärker und DMS-Messgerät eingesetzt.
Bei einer geringen Messstellenanzahl werden als Dehnungsmessstreifen (DMS) nach dem Messbrückenprinzip arbeitende Sensoren, beispielsweise handelsübliche Kraftmessdosen, deren Ausgangssignal proportional zur gemessenen Größe (Kraft) ist, vorteilhaft eingesetzt.
Die erfindungsgemäße Füllstandsmesseinrichtung enthält zudem mindestens einen außerhalb des Fahrzeugstanks angeordneten und über eine Leitung mit dem Fahrzeugtank und dem Bordcomputer verbundenen Drucksensor, mit dem der von der jeweiligen Tankfüllmenge an Flüssiggas abhängige Druck (Tankdruck) im Tankinneren erfasst und ebenfalls dem Bordcomputer übermittelt wird.
Die in den Bordcomputer eingehenden Signale werden mittels eines handelsüblichen Software-Filters von aus äußeren, beispielsweise aus dem Fahrbetrieb resultierenden Störeinflüssen (z. B. durch Beschleunigungs- und Bremsvorgänge, durch unterschiedliche Fahrbahnverhältnisse wie Steigungen und Gefälle und durch unterschiedliche Fahrbahnbeläge u.ä.) und sonstigen beim Betanken oder durch die Fahrzeuginsassen hervorgerufenen Störeinflüssen gereinigt, wodurch eine von äußeren Störeinflüssen unabhängige, mittels einer im Bordcomputer installierten handelsüblichen Stoffdaten-Software erfolgenden Signalverarbeitung und somit eine exakte Ermittlung und Anzeige des in dem Fahrzeugtank bevorratetem Flüssiggases gewährleistet ist.
Optional kann der Bordcomputer mit einer das Befüllen von Flüssiggas in den Fahrzeugtank automatisierenden Einrichtung verbunden werden.
Die im Aufbau und damit in der Herstellung einfache und kostengünstige erfindungsgemäße Füllstandsmesseinrichtung für einen Flüssiggas-Fahrzeugtank, insbesondere für einen Flüssigwasserstoff-Fahrzeugtank, ermöglicht eine genaue und zuverlässige Erfassung von in einem Fahrzeugtank bevorratetem Kryokraftstoff in Form von Flüssiggas, insbesondere von Flüssigwasserstoff.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Füllstandsmesseinrichtung für einen Flüssiggas-Fahrzeugtank ist dadurch gegeben, dass die Messeinrichtung nur einmal kalibriert werden muss. Dazu wird mittels der DMS-Messeinrichtung die dem Leergewicht („Nettogewicht") und dem Füllgewicht („Bruttogewicht") des Fahrzeugtanks proportionale Kraft gemessen und in Form von Signalen dem Bordcomputer zugeführt und in dem Computer auf vorbeschriebene Weise verarbeitet und gespeichert.
Die problemlos und kostengünstig bei einem Flüssiggas-Fahrzeugtank nachrüstbare, erfindungsgemäße Füllstandsmesseinrichtung ist einfach und kostengünstig zu justieren, beispielsweise mit Testgas und erfordert keine Leitungsführung in und aus dem Fahrzeugtank.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die 1 des Ausführungsbeispiels zeigt eine schematisch dargestellte Füllstandsmesseinrichtung für einen Flüssigwasserstoff (LH2)-Fahrzeugtank.
Die Füllstandsmesseinrichtung besteht aus einem an einer Lagerung 1 des Flüssigwasserstoff-Fahrzeugtanks 2 angeordneten Dehnungsmessstreifen 3 und aus einem außerhalb der Fahrzeugtanks 2 angeordneten und über eine Leitung 6 mit dem Fahrzeugtank 2 verbundenen Drucksensor 7, wobei der an der Lagerung 1 angeordnete Dehnungsmessstreifen 3 über eine Leitung 4 und der der Drucksensor 7 über eine Leitung 8 mit einem Kraftfahrzeug-Bordcomputer 5 verbunden sind.
Die von dem Gewicht des in dem Fahrzeugtank 2 bevorrateten Flüssigwasserstoffs auf die Lagerung 1 abhängige und auf die Lagerung 1 einwirkendende Kraft F wird durch den an der Lagerung 1 angeordneten Dehnungsmessstreifen 3 in Form eines Signals über die Leitung 4 dem Bordcomputer 5 zugeführt.
Der von der Tankfüllmenge an Flüssigwasserstoff abhängige Druck im Innenbehälter des Fahrzeugtanks 2 wird über die Leitung 6 dem Drucksensor 7 zugeführt und aus dem Drucksensor 7 als Signal über die Leitung 8 dem Bordcomputer 5 zugeführt.
Die in den Bordcomputer 5 vorliegenden Signale werden mittels eines im Bordcomputer 5 installierten handelsüblichen Software-Filters von sämtlichen, das Ergebnis der Füllstandsmessung verfälschenden, äußeren Einflussfaktoren gereinigt.
Die Füllstandsmessung verfälschende Einflussfaktoren können beispielsweise beim Fahrbetrieb aus Beschleunigungs- und Bremsvorgängen und/oder aus sich ändernden Fahrbahnverhältnissen (unterschiedliche Fahrbahnbeläge, Fahrbahnänderungen durch Steigungen und Gefälle u ä.) resultieren bzw. schon beim Flüssiggas-Betanken entstehen oder durch Fahrzeuginsassen, beispielsweise durch das Ein- und Aussteigen, durch das Öffnen und Schließen von Fahrzeugtüren und durch Gepäckeinlagerung/-entnahme, verursacht werden.
Das durch den Software-Filter des Bordcomputers 5 von störenden äußeren Einflussfaktoren befreite Signal wird mittels einer in dem Bordcomputer 5 installierten, handelsüblichen Stoffdaten-Software verarbeitet. Dabei werden auch die z.B. beim Betanken des Flüssiggases erfassten Daten (Flüssiggas-Mengeneinheiten in kg, m3) mit den Füllstandsanzeige-Daten abgeglichen.
Die nur einmalig erforderliche Kalibrierung der erfindungsgemäßen Füllstandsmesseinrichtung erfolgt, indem mittels des Dehnungsmessstreifens 3 die aus dem Leergewicht („Nettogewicht") und dem Füllgewicht („Bruttogewicht") des Fahrzeugtanks resultierende und auf die Lagerung 1 des Fahrzeugtanks 2 einwirkende Kraft F als Signal über die Leitung 4 dem Bordcomputer 5 zugeführt und in dem Bordcomputer 5 auf vorbeschriebene Weise elektronisch verarbeitet und gespeichert wird.
In der erfindungsgemäßen Füllstandsmesseinrichtung für einen Flüssiggas-Fahrzeugtank sind alle gebräuchlichen industriellen DMS-Messeinrichtungen mit einer Nennlast FN = 220 kg mit einer Auflösung ab 0,0285 % der Nennlast (= 0,0627 kg) einsetzbar, die bei einer Flüssigwasserstoff-Dichte von p= 70g/l eine Auflösung von 1 l Flüssigwasserstoff ermöglichen.

Claims

Füllstandsmesseinrichtung für einen Flüssiggas-Fahrzeugtank, insbesondere für einen Flüssigwasserstoff-Fahrzeugtank, gekennzeichnet durch mindestens einen an einer Lagerung (1) des Fahrzeugtanks (2) angeordneten Dehnungsmessstreifen (3) und mindestens einen außerhalb des Fahrzeugtanks (2) angeordneten und über eine Leitung (6) mit dem Fahrzeugtank (2) verbundenen Drucksensor (7), wobei der Dehnungsmessstreifen (3) und der Drucksensor (7) über jeweils eine Leitung (4, 8) mit einem Bordcomputer (5) verbunden sind.
Füllstandsmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnungsmessstreifen (3) vorzugsweise ein nach dem Messbrückenprinzip arbeitender Sensor ist.
Füllstandsmesseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnungsmessstreifen (3) vorzugsweise eine Kraftmessdose ist.
Füllstandsmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Fahrzeug angeordnete Bordcomputer (5) mit einem äußere Störeinflüsse aus dem von dem Dehnungsmessstreifen (3) zugesandten Messwertsignal eliminierenden Software-Filter ausgerüstet ist.
Füllstandsmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Fahrzeug installierte Bordcomputer (5) mit einer das von dem Dehnungsmessstreifen (3) zugesandte Messwertsignal zur Füllstandsanzeige verarbeitenden Stoffdaten-Verarbeitungssoftware ausgerüstet ist.
Füllstandsmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bordcomputer (5) mit einer das automatische Befüllen des Fahrzeugtanks (2) mit Flüssiggas regelnden Einrichtung verbunden ist.