EP4168706A1 - Verfahren und anlage zur betankung eines fahrzeugtanks - Google Patents

Verfahren und anlage zur betankung eines fahrzeugtanks

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EP4168706A1
EP4168706A1 EP21716410.2A EP21716410A EP4168706A1 EP 4168706 A1 EP4168706 A1 EP 4168706A1 EP 21716410 A EP21716410 A EP 21716410A EP 4168706 A1 EP4168706 A1 EP 4168706A1
Authority
EP
European Patent Office
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refueling
vehicle
gas
refueling system
vehicle tank
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP21716410.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Danmayr
Lukas Apfelthaler
Philipp Rechberger
Richard Keuschnigg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fronius International GmbH
Original Assignee
Fronius International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fronius International GmbH filed Critical Fronius International GmbH
Publication of EP4168706A1 publication Critical patent/EP4168706A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for refueling a vehicle tank of a vehicle with a gas.
  • Fuel cells allow the chemical reaction energy of a continuously supplied fuel and an oxidizing agent to be converted into electrical energy.
  • other gases can also be used as fuel, in particular methanol, butane or natural gas.
  • the electrical energy obtained by the fuel cell can be used to drive an electric drive, in particular in a vehicle.
  • vehicles include various types of vehicles, in particular cars, trucks, Häma machines, buses, locomotives, etc.
  • the fuel that is fed to the fuel cell is stored in a vehicle tank.
  • the vehicle tank is connected to a refueling system for refueling.
  • the vehicle tank can then be filled with a gaseous and / or liquid medium.
  • the refueling system has one or more fuel pumps with which the energy supply of mobile consumers or vehicles can be refilled.
  • a gas-powered vehicle can be refueled according to a specified protocol, without a protocol or as requested by the manufacturer.
  • a hydrogen-powered vehicle can be refueled by a refueling system in accordance with protocol J2601 or J2799.
  • conventional refueling methods have the disadvantage that they either do not completely fill the vehicle tank of the vehicle or that the refueling process as a whole requires a long period of time. It is therefore an object of the present invention to provide a method and a system for refueling a vehicle tank of a vehicle with a gas which it allows to fill the vehicle tank quickly and completely.
  • the invention accordingly provides a method for refueling a vehicle tank of a vehicle with a gas that is delivered to the vehicle tank by a refueling system connected to the vehicle in a refueling process, the method comprising the following steps: Simulating a system that the refueling system and includes the vehicle tank of the vehicle to be refueled, by a computer of the refueling system based on a stored simulation model of the system using measurement data generated in real time by sensors of the refueling system during the refueling process, for calculating control parameters,
  • Actuation of one or more actuators of the refueling system according to the manipulated variables generated by the set controller of the refueling system.
  • One advantage of the method according to the invention is that it enables log-free refueling of the vehicle tank by the refueling system. There is therefore no need for any data interface between the fueling system and the vehicle to enable the vehicle's tank to be refueled.
  • the refueling installation of the system has one or more high-pressure tanks that store the gas in compressed form.
  • sensors of the refueling system generate measurement data that indicate a pressure, a temperature and / or a mass flow of the gas released by the refueling system during the refueling process at one or more points in a gas line that the high-pressure tank of the Betan
  • the fueling system connects to the vehicle tank of the vehicle connected to the fueling system.
  • the controller controls a pressure valve as an actuator of the refueling system, which is provided along the gas line.
  • the volume of the vehicle tank and the initial conditions are determined or identified at the beginning of the refueling process.
  • These initial conditions include, for example, an outside temperature and a pre-pressure prevailing in the vehicle tank.
  • the volume of the vehicle tank and the initial conditions of the system to be simulated using a Measurement determined in which the gas line is subjected to a brief high mass flow of the gas with the pressure valve open, a system response of the system being recorded and evaluated by the computer of the fueling system to determine the vehicle tank volume and the initial conditions of the system to be simulated.
  • the simulation model of the system is loaded from a data memory by the computer of the refueling system.
  • the refueling process takes place log-free without the exchange of control signals between the vehicle and the computer of the refueling system.
  • the simulation model comprises a real-time simulation model which describes the system using differential equations.
  • the vehicle tank of the vehicle is refueled with hydrogen gas or another gas by the refueling system.
  • the gas delivered by the refueling system in the refueling process to the vehicle tank of the vehicle is cooled by a heat exchanger of the refueling system.
  • the gas flows during the refueling process from the high-pressure tank of the refueling system in a mass flow through a gas line of the refueling system via at least one actuator of the fueling system operated by the controller and a heat exchanger of the fueling system to the vehicle tank of the vehicle that is connected to the fueling system via a hose,
  • measurement data relating to pressure, temperature and mass flow are generated by sensors of the fueling system at various points on the gas line and transmitted to the fueling system's computer in real time to simulate the system.
  • the setting of the controller of the fueling system takes place cyclically and regularly within a first adjustable time interval of preferably one to ten seconds.
  • the actuation of the actuator of the refueling system takes place cyclically and regularly within a second adjustable time interval of preferably one to ten milliseconds in accordance with the manipulated variables generated by the controller of the refueling system.
  • the invention also provides, according to a further aspect, a refueling system for refueling a vehicle tank of a vehicle with gas with the characteristics specified in claim 15 paint.
  • the invention accordingly creates a refueling system for refueling a vehicle tank of a vehicle with gas, in particular with hydrogen, in a refueling process, with: a computer that has a system that includes the refueling system and the vehicle tank of the vehicle to be refueled, based on a stored Simulation model of the system based on measurement data generated in real time by sensors of the fueling system during the refueling process who simulated to calculate control parameters; and with at least one controller which is adjustable with control parameters that are calculated by the computer by simulating the system in order to generate manipulated variables for actuating an associated actuator of the refueling system during the refueling process.
  • Fig. 1 is a circuit diagram to illustrate a possible
  • Fig. 2 is a flow chart to explain the Austrac approximately example of a method according to the invention for refueling a vehicle tank; 3 shows a further diagram for explaining the function of a system according to the invention for refueling a vehicle tank;
  • FIG. 4, 5 flow charts to explain possible implementation variants of a fueling system according to the invention and a method according to the invention for refueling a vehicle tank.
  • a refueling system 1 is used to refuel a vehicle tank 2 which is located inside a vehicle 3.
  • the driving generating tank 2 is used to store the gas filled therein.
  • the refueling system 1 is provided, for example, for refueling a vehicle tank 2 with hydrogen.
  • the refueling system 1 can also be seen easily for refueling the vehicle tank 2 with other gases, for example with natural gas, methanol or butane.
  • the vehicle 3 can be any vehicle, for example a car, truck or train.
  • the vehicle 3 has a drive which draws electrical energy from at least one fuel cell, which burns the gas stored in the vehicle tank 2 of the vehicle 3 and generates electrical energy from it.
  • the vehicle 3 can also be a transport vehicle which transports the gas filled in the vehicle tank 2 from one location to another.
  • the refueling system 1 shown in Fig. 1 contains at least one high-pressure tank 8, in which gas is stored under high pressure ge.
  • the refueling system 1 has one or more high-pressure tanks 8 which can store the gas in compressed form.
  • the high-pressure tank 8 is via a gas line 9 connected to a gas connection 13 of the refueling system 1.
  • At least one actuator 7, for example a pressure valve, and a heat exchanger 11 are located in the gas line 9.
  • the vehicle tank 2 of the vehicle 3 can be connected to the gas connection 13 of the refueling system 1 via a hose 12, as shown in FIG.
  • the actuator 7, i.e. the pressure control valve is controlled by a controller 5.
  • the controller 5 supplies manipulated variables SG for the actuator 7.
  • the refueling system 1 has a computer 4 which simulates the system on the basis of a stored simulation model SIM-MOD of the system using measurement data MD for calculating control parameters RP.
  • the simulation model of the system is stored in a data memory 10.
  • the refueling system 1 has various sensors 6 which deliver measured data MD in real time to the computer 4 of the refueling system 1.
  • the computer 4 simulates the relevant system for calculating the control parameters RP using the measurement data MD obtained, which are generated in real time by the sensors 6 of the fueling system 1 during the refueling process.
  • the controller 5 of the refueling system 1 is adjustable with the re gel parameters RP, which are calculated by the computer 4.
  • the controller 5 generates manipulated variables SG for actuation of the associated actuator 7 of the refueling system 1 during the refueling process.
  • the sensors 6 supply measurement data MD with regard to a pressure P and a temperature T at different sections of the gas line 9 which connect the high-pressure tank 8 to the gas connection 13 connects.
  • the sensors 6-1, 6-2 supply the pressure PI and the
  • the sensors 6-3, 6-4 supply the pressure P2 and the temperature T2 as measurement data MD on a second section of the gas line 9 between the actuator 7 and the heat exchanger 11.
  • the computer 4 and the data memory 10 for storing the simulation model are located in the fueling system 1.
  • the computer 4 can be connected to the fueling system 1 via a data network.
  • the computer 4 communicates via a data network, for example the Internet, via a data interface with the controller 5 provided in the refueling system 1.
  • the simulation model 10 can be located in an external data memory or data network to which the computer 4 has access.
  • Fig. 2 shows a flow chart of a possible embodiment of a method according to the invention for refueling a vehicle tank 2 of a vehicle 3 with a gas.
  • a system comprising the gas-storing and gas-carrying part of the refueling system 1 and the vehicle tank 2 of the vehicle 3 to be refueled is carried out by the computer 4 of the refueling system 1 on the basis of a stored simulation model SIM-MOD of the system using measurement data MD simulates.
  • the computer 4 receives these measurement data MD in real time from the sensors 6 of the refueling installation 1, which generate the measurement data MD during the refueling process.
  • the computer 4 simulates the gas system, wel Ches the gas-storing part of the refueling system 1, ie the high-pressure tank 8, and the gas-carrying part of the refueling system 1, ie the various sections of the Gaslei device 9, as well as the connected vehicle tank 2 of the tank to be refueled Vehicle 3 includes, for calculating control parameters RP. These calculated control parameters RP are transmitted to the controller 5.
  • step S2 the controller 5 of the refueling system 1 is set with the control parameters RP calculated by the simulation of the gas system for generating manipulated variables SG.
  • the actuator 7 of the fueling system 1 is actuated in accordance with the manipulated variables SG generated by the set controller 5.
  • a pressure control valve is gradually opened or closed in accordance with a manipulated variable SG generated by the controller 5.
  • the volume of the vehicle tank 2 and the initial conditions 14 are preferably ascertained or determined at the beginning of the refueling process.
  • the starting conditions 14 include, for example, an outside temperature T_amb and / or a temperature in the vehicle tank 2 of the vehicle. ges 3 prevailing pre-pressure P before the refueling process.
  • the volume of the driving vehicle tank 2 and the initial conditions 14 of the gas system to be simulie-generating are determined using a measurement in which the gas line 9 with a brief high mass flow M of the gas at open pressure valve 7 is applied, where a system response of the gas system is recorded.
  • the recorded system response of the gas system is then evaluated by the computer 4 to determine the vehicle tank volume of the vehicle tank 2 with the prevailing starting conditions of the gas system to be simulated.
  • the method shown in Fig. 2 allows a refueling process, which can be carried out without protocol without exchanging control signals between the vehicle 3 and the computer 4 of the fueling system 1 Be.
  • the simulation model SIM-MOD stored in the data memory 10 of the refueling system 1 is a real-time simulation model which the gas system writes on the basis of differential equations.
  • the simulation model can be created using MATLAB / Simulink, for example.
  • the simulation model contains differential equations which describe the physical components of the gas system, ie the gas-storing and gas-carrying components of the refueling system 1 and the gas-storing vehicle tank 2.
  • the State-Space Model can be used to represent a linear time-invariant system.
  • the state space model describes the system by means of a sentence of differential equations with inputs, outputs and state variables.
  • the state space model allows the system to be described not only on the basis of the input and output behavior, but also through internal states using state variables.
  • At least one actuator 7 is set with control variables SG of a controller 5.
  • the actuators 7 can include pressure valves, pumps, current or voltage sources, which are controlled by the controller 5 of the refueling system 1.
  • Different types of regulators 5 are possible.
  • the controller 5 is a P controller, an I controller, a PI controller or a PID controller.
  • a state space controller 5 is preferably used in order to carry out a state space control.
  • the state room controller can be supplemented with an observer to increase the control quality.
  • the measurement data are preferably sampled. In one possible embodiment, this is done with the aid of a PLC control unit.
  • analog-digital converters can be provided in order to deliver digital measurement data MD to the computer 4 of the refueling system 1 in real time.
  • Fig. 3 explains the functioning of a refueling system 1 according to the invention and the method shown in Fig. 2 for refueling a vehicle tank 2.
  • Step SO is shown in addition to steps S1, S2, S3, which include the main steps of the inventive method.
  • the measurement data MD received from the sensor system 6 of the refueling system 1 is used to determine the Catch conditions 14 and a volume of the vehicle tank 2.
  • the initial conditions 14 for the system include, for example, a temperature and a pre-pressure prevailing in the vehicle tank 2.
  • the simulation model can be initialized 15 with the identified parameters.
  • the step SO is typically carried out once at the beginning of the refueling process.
  • Steps S1 and S2 of the method according to the invention are typically performed cyclically and regularly within a first adjustable time intervals of, for example, one to ten seconds.
  • the third step S3 of the method according to the invention he follows through the controller 5 of the refueling system 1 also cyclically regularly within a second adjustable time interval of, for example, one to ten milliseconds.
  • the actuator 7 of the refueling system 1 is set cyclically and regularly on the basis of the measurement data MD in accordance with the manipulated variables SG generated by the controller 5 of the refueling system 1.
  • FIGS. 4, 5 show various implementation possibilities of a control carried out in the refueling system 1 according to the invention with the aid of a simulation model.
  • FIG. 4 schematically shows a control system with a closed control loop.
  • the regulated system GS which includes the gas system of the refueling system 1 and the vehicle tank 2 of the vehicle 3 to be refueled, is influenced by the manipulated variables SG of the controller 5.
  • the controller 5 sets a pressure valve 7 according to the manipulated variables SG.
  • the output variables AG of the regulated system GS which are measured by sensors 6 of the refueling system 1, are fed back in a closed loop to a subtractor Sub and subtracted from corresponding input variables EG or setpoint values for calculating deviations Abw. These deviations Abw are fed to the controller 5 of the refueling system 1.
  • 4 also shows schematically the influence of disturbances SV and measurement errors MF on the regulation.
  • the simulation model used is a real-time simulation model which describes the system to be examined using differential equations.
  • the real-time simulation model can be created with MATLAB / Simulink, for example.
  • the manipulated variable SG (manipulated variable) is dependent on the state variables ZV and an input variable EG (command variable).
  • the control Para meter K serves as projectsserienauf S cnies, the predetermined conditions are met.
  • the eigenvectors of the system are influenced by the vector k T and thus also the dynamic matrix of the system.
  • the regulated system GS comprises the gas system of the refueling system 1 and the vehicle tank 2 of the vehicle 3 connected to it via the hose 12.
  • the simulation model SIM-MOD created is stored in a data memory 10 in a preferred embodiment.
  • the simulation model SIM-MOD can also be learned using test data in a machine learning process.
  • a simulation model can be generated with the help of an AI system based on experience with a large number of refueling processes. Mixed forms are also possible Lich, with an AI system calculating certain parameters in the simulation model.
  • the refueling process shown in Figures 2, 3 is preferably started manually by a user of the vehicle 3. For example, it can be automatically recognized by sensors in a tank pistol that a coupling has been established in the vehicle 3 via a hose 12. A subsequent pressure surge can also be used to check and ensure the tightness of the coupling.
  • the initial conditions 14 and the volume of the vehicle tank 2 are then determined in step SO. Using the method according to the invention and the fueling system 1 according to the invention, the vehicle tank 2 can be completely filled in a short time without the need for communication signals to be exchanged between the refueling system 1 and the vehicle 3 is required.

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Abstract

Betankungsanlage (1) zum Betanken eines Fahrzeugtanks (2) eines Fahrzeugs (3) mit Gas, insbesondere Wasserstoff, in einem Betankungsvorgang, mit einem Rechner (4), der ein System, das die Betankungsanlage (1) und den zu betankenden Fahrzeugtank (2) des Fahrzeugs (3) umfasst, auf Basis eines gespeicherten Simulationsmodells des Systems anhand von Messdaten (MD), die in Echtzeit durch Sensoren (6) der Betankungsanlage (1) während des Betankungsvorganges generiert werden, zur Berechnung von Regelparametern, RP, simuliert; und mit mindestens einem Regler (5), welcher mit Regelparametern (RP) einstellbar ist, die durch den Rechner (4) durch Simulation des Systems berechnet werden, um Stellgrößen (SG) zur Betätigung eines zugehörigen Aktuators (7) der Betankungsanlage (1) während des Betankungsvorganges zu erzeugen.

Description

Verfahren und Anlage zur Betankung eines Fahrzeugtanks
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betanken eines Fahrzeugtanks eines Fahrzeuges mit einem Gas.
Brennstoffzellen erlauben es, die chemische Reaktionsenergie eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffes und eines Oxi dationsmittels in elektrische Energie umzuwandeln. Neben Was serstoff können als Brennstoff auch andere Gase genutzt wer den, insbesondere Methanol, Butan oder Erdgas.
Die durch die Brennstoffzelle gewonnene elektrische Energie kann zum Antreiben eines Elektroantriebs, insbesondere bei einem Fahrzeug, benutzt werden. Diese Fahrzeuge umfassen ver schiedene Fahrzeugtypen, insbesondere Pkws, Lkws, Arbeitsma schinen, Busse, Lokomotiven usw. Der Brennstoff, welcher der Brennstoffzelle zugeführt wird, ist in einem Fahrzeugtank ge speichert. Der Fahrzeugtank wird zum Betanken an eine Betan kungsanlage angeschlossen. Der Fahrzeugtank kann dann mit ei nem gasförmigen und/oder flüssigen Medium betankt werden. Die Betankungsanlage verfügt über eine oder mehrere Zapfsäulen, mit welcher der Energievorrat mobiler Verbraucher oder Fahr zeuge aufgefüllt werden kann.
Die Betankung eines gasbetriebenen Fahrzeuges kann nach einem festgelegten Protokoll, ohne Protokoll oder nach Anforderung der Hersteller durchgeführt werden. Beispielsweise kann bei einem wasserstoffbetriebenen Fahrzeug eine Betankung durch eine Betankungsanlage gemäß dem Protokoll J2601 bzw. J2799 durchgeführt werden. Herkömmliche Betankungsverfahren weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie entweder den Fahrzeugtank des Fahrzeuges nicht vollständig füllen oder der Betankungs vorgang insgesamt einen langen Zeitraum erfordert. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Anlage zum Betanken eines Fahrzeugtanks eines Fahrzeuges mit einem Gas zu schaffen, welches es er laubt, den Fahrzeugtank rasch und vollständig zu befüllen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betanken eines Fahrzeugtanks eines Fahrzeuges mit einem Gas mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Erfindung schafft demnach ein Verfahren zum Betanken ei nes Fahrzeugtanks eines Fahrzeuges mit einem Gas, das von ei ner an das Fahrzeug angeschlossenen Betankungsanlage in einem Betankungsvorgang an den Fahrzeugtank abgegeben wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Simulieren eines Systems, das die Betankungsanlage und den Fahrzeugtank des zu betankenden Fahrzeuges umfasst, durch ei nen Rechner der Betankungsanlage auf Basis eines gespeicher ten Simulationsmodells des Systems anhand von Messdaten, die in Echtzeit durch Sensoren der Betankungsanlage während des Betankungsvorganges generiert werden, zur Berechnung von Re gelparametern,
Einstellen eines Reglers der Betankungsanlage mit den durch die Simulation des Systems berechneten Regelparametern zur Erzeugung von Stellgrößen durch den Regler der Betankungsan lage und
Betätigen von einem oder mehreren Aktuatoren der Betankungs anlage entsprechend den durch den eingestellten Regler der Betankungsanlage erzeugten Stellgrößen.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass es eine protokollfreie Betankung des Fahrzeugtanks durch die Betankungsanlage ermöglicht. Es muss somit keine Daten- schnittstelle zwischen der Betankungsanlage und dem Fahrzeug vorhanden sein, um die Betankung des Fahrzeugtanks des Fahr zeuges zu ermöglichen.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Betankungsanlage des Systems einen oder- mehrere Hochdrucktanks auf, die das Gas in komprimierter Form speichern.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens generieren Sensoren der Betankungsanlage Messdaten, die einen Druck, eine Temperatur und/oder einen Massestrom des während des Betankungsvorganges von der Betan kungsanlage abgegebenen Gases an einer oder mehreren Stellen einer Gasleitung angeben, welche den Hochdrucktank der Betan kungsanlage mit dem Fahrzeugtank des an die Betankungsanlage angeschlossenen Fahrzeuges verbindet.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens steuert der Regler ein Druckventil als Ak tuator der Betankungsanlage an, das entlang der Gasleitung vorgesehen ist.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens wird zu Beginn des Betankungsvorganges das Volumen des Fahrzeugtanks sowie Anfangsbedingungen bestimmt bzw. identifiziert. Diese Anfangsbedingungen umfassen bei spielsweise eine Außentemperatur und ein in dem Fahrzeugtank herrschenden Vordruck.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens wird das Volumen des Fahrzeugtanks und die Anfangsbedingungen des zu simulierenden Systems anhand einer Messung bestimmt, bei der die Gasleitung mit einem kurzzeiti gen hohen Massestrom des Gases bei geöffnetem Druckventil be aufschlagt wird, wobei eine Systemantwort des Systems hierauf aufgezeichnet und zur Bestimmung des Fahrzeugtankvolumens und der Anfangsbedingungen des zu simulierenden Systems durch den Rechner der Betankungsanlage ausgewertet wird.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens wird das Simulationsmodell des Systems durch den Rechner der Betankungsanlage aus einem Datenspei cher geladen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der Betankungsvorgang protokollfrei ohne Austausch von Steuersignalen zwischen dem Fahrzeug und dem Rechner der Betankungsanlage.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Simulationsmodell ein Echtzeit- Simulationsmodell, welches das System anhand von Differenti algleichungen beschreibt.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens wird der Fahrzeugtank des Fahrzeuges durch die Betankungsanlage mit Wasserstoffgas oder einem anderen Gas betankt.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens wird das durch die Betankungsanlage in dem Betankungsvorgang an den Fahrzeugtank des Fahrzeuges abgege bene Gas durch einen Wärmetauscher der Betankungsanlage ge kühlt. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens strömt das Gas während des Betankungsvor ganges aus dem Hochdrucktank der Betankungsanlage in einem Massestrom durch eine Gasleitung der Betankungsanlage über mindestens einen durch den Regler betätigten Aktuator der Be tankungsanlage und einen Wärmetauscher der Betankungsanlage zu dem Fahrzeugtank des Fahrzeuges, der über einen Schlauch an die Betankungsanlage angeschlossen ist,
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden dabei durch Sensoren der Betankungsanlage jeweils Messdaten hinsichtlich des Drucks, der Temperatur und des Massestromes an verschiedenen Stellen der Gasleitung ge neriert und an den Rechner der Betankungsanlage in Echtzeit zur Simulation des Systems übermittelt.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens erfolgt das Einstellen des Reglers der Be tankungsanlage zyklisch regelmäßig innerhalb eines ersten einstellbaren Zeitintervalls von vorzugsweise ein bis zehn Sekunden.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens erfolgt das Betätigen des Aktuators der Betankungsanlage entsprechend der durch den Regler der Betan kungsanlage erzeugten Stellgrößen zyklisch regelmäßig inner halb eines zweiten einstellbaren Zeitintervalls von vorzugs weise ein bis zehn Millisekunden.
Die Erfindung schafft ferner gemäß einem weiteren Aspekt eine Betankungsanlage zum Betanken eines Fahrzeugtanks eines Fahr zeuges mit Gas mit den in Patentanspruch 15 angegebenen Merk malen. Die Erfindung schafft demnach eine Betankungsanlage zum Be tanken eines Fahrzeugtanks eines Fahrzeuges mit Gas, insbe sondere mit Wasserstoff, in einem Betankungsvorgang, mit: einem Rechner, der ein System, welches die Betankungsanlage und den zu betankenden Fahrzeugtank des Fahrzeuges umfasst, auf Basis eines gespeicherten Simulationsmodells des Systems anhand von Messdaten, die in Echtzeit durch Sensoren der Be tankungsanlage während des Betankungsvorganges generiert wer den, zur Berechnung von Regelparametern simuliert; und mit mindestens einem Regler, welcher mit Regelparametern ein stellbar ist, die durch den Rechner durch Simulation des Sys tems berechnet werden, um Stellgrößen zur Betätigung eines zugehörigen Aktuators der Betankungsanlage während des Betan kungsvorganges zu erzeugen.
Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen des erfindungs gemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Anlage zum Be tanken eines Fahrzeugtanks eines Fahrzeuges mit einem Gas un ter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild zur Darstellung einer möglichen
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Betan kungsanlage;
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Ausfüh rungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfah rens zum Betanken eines Fahrzeugtanks; Fig. 3 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung der Funk tionsweise einer erfindungsgemäßen Anlage zum Betanken eines Fahrzeugtanks;
Figuren 4, 5 Ablaufdiagramme zur Erläuterung möglicher Aus führungsvarianten einer erfindungsgemäßen Be tankungsanlage und eines erfindungsgemäßen Ver fahrens zum Betanken eines Fahrzeugtanks.
Wie man aus Fig. 1 erkennen kann, dient eine Betankungsanlage 1 gemäß der Erfindung zum Betanken eines Fahrzeugtanks 2, welcher sich innerhalb eines Fahrzeuges 3 befindet. Der Fahr zeugtank 2 dient zum Speichern des darin gefüllten Gases. Die Betankungsanlage 1 ist beispielsweise zum Betanken eines Fahrzeugtanks 2 mit Wasserstoff vorgesehen. Die Betankungsan lage 1 kann auch zum Betanken des Fahrzeugtanks 2 mit anderen Gasen, beispielsweise mit Erdgas, Methanol oder Butan, vorge sehen sein. Bei dem Fahrzeug 3 kann es sich um ein beliebiges Fahrzeug, beispielsweise Pkw, Lkw oder auch Zug, handeln. Bei einer möglichen Ausführungsform verfügt das Fahrzeug 3 über einen Antrieb, welcher elektrische Energie aus mindestens ei ner Brennstoffzelle bezieht, welche das in dem Fahrzeugtank 2 des Fahrzeuges 3 gespeicherte Gas verbrennt und daraus elekt rische Energie generiert. Alternativ kann es sich bei dem Fahrzeug 3 auch um ein Transportfahrzeug handeln, welches das in dem Fahrzeugtank 2 gefüllte Gas von einem Ort zu einem an deren Ort transportiert.
Die in Fig. 1 dargestellte Betankungsanlage 1 enthält mindes tens einen Hochdrucktank 8, in dem Gas unter hohem Druck ge speichert ist. Die Betankungsanlage 1 weist eine oder mehrere Hochdrucktanks 8 auf, die das Gas in komprimierter Form spei chern können. Der Hochdrucktank 8 ist über eine Gasleitung 9 mit einem Gasanschluss 13 der Betankungsanlage 1 verbunden.
In der Gasleitung 9 befindet sich mindestens ein Aktuator 7, beispielsweise ein Druckventil, und ein Wärmetauscher 11. Der Fahrzeugtank 2 des Fahrzeuges 3 kann über einen Schlauch 12 an den Gasanschluss 13 der Betankungsanlage 1 angeschlossen werden, wie in Fig. 1 dargestellt. Bei dem in Fig. 1 darge stellten Ausführungsbeispiel wird der Aktuator 7, d.h. das Druckregelventil, durch einen Regler 5 geregelt. Der Regler 5 liefert Stellgrößen SG für den Aktuator 7.
Die Betankungsanlage 1 verfügt über einen Rechner 4, welcher das System auf Basis eines gespeicherten Simulationsmodells SIM-MOD des Systems anhand von Messdaten MD zur Berechnung von Regelparametern RP simuliert. Bei dem in Fig. 1 darge stellten Ausführungsbeispiel ist das Simulationsmodell des Systems in einem Datenspeicher 10 gespeichert. Die Betan kungsanlage 1 verfügt über verschiedene Sensoren 6, welche Messdaten MD in Echtzeit an den Rechner 4 der Betankungsanla ge 1 liefern. Auf Basis des gespeicherten Simulationsmodells des Systems simuliert der Rechner 4 anhand der erhaltenen Messdaten MD, welche in Echtzeit durch die Sensoren 6 der Be tankungsanlage 1 während des Betankungsvorganges generiert werden, das betreffende System zur Berechnung der Regelpara meter RP. Der Regler 5 der Betankungsanlage 1 ist mit den Re gelparametern RP, welche durch den Rechner 4 berechnet wer den, einstellbar. Der Regler 5 erzeugt Stellgrößen SG zur Be tätigung des zugehörigen Aktuators 7 der Betankungsanlage 1 während des Betankungsvorganges.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel liefern die Sensoren 6 Messdaten MD hinsichtlich eines Druckes P und einer Temperatur T an verschiedenen Abschnitten der Gaslei tung 9, welche den Hochdrucktank 8 mit dem Gasanschluss 13 verbindet. Die Sensoren 6-1, 6-2 liefern den Druck PI und die
Temperatur TI an einem ersten Abschnitt der Gasleitung 9 zwi schen dem Hochdrucktank 8 und dem Aktuator 7. Die Sensoren 6-3, 6-4 liefern den Druck P2 und die Temperatur T2 als Mess daten MD an einem zweiten Abschnitt der Gasleitung 9 zwischen dem Aktuator 7 und dem Wärmetauscher 11. Die Sensoren 6-5,
6-6 liefern den Druck P3 und die Temperatur T3 an einem wei teren Abschnitt der Gasleitung 9 zwischen dem Wärmetauscher 11 und dem durch den Schlauch 12 an den Gasanschluss 13 ange schlossenen Fahrzeugtank 2. Weiterhin kann ein Sensor 6-7 als Messdaten MD einen Massestrom M des während des Betankungs vorganges von der Betankungsanlage 1 abgegebenen Gases an den Rechner 4 der Betankungsanlage 1 liefern. Die Anzahl und Lage der verschiedenen Sensoren 6 kann bei verschiedenen Ausfüh rungsformen der Betankungsanlage 1 variieren.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich der Rechner 4 und der Datenspeicher 10 zum Speichern des Simulationsmodells in der Betankungsanlage 1. Bei alternati ven Ausführungsformen kann der Rechner 4 über ein Datennetz werk mit der Betankungsanlage 1 verbunden sein. Beispielswei se kommuniziert der Rechner 4 über ein Datennetzwerk, bei spielsweise das Internet, über eine Datenschnittstelle mit dem in der Betankungsanlage 1 vorgesehenen Regler 5. Das Si mulationsmodell 10 kann sich in einem externen Datenspeicher oder Datennetzwerk befinden, auf welche der Rechner 4 Zugriff hat.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer möglichen Ausführungs form eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betanken eines Fahrzeugtanks 2 eines Fahrzeuges 3 mit einem Gas. In einem ersten Schritt S1 wird ein System, welches den gas speichernden und gasführenden Teil der Betankungsanlage 1 und den Fahrzeugtank 2 des zu betankenden Fahrzeuges 3 umfasst, durch den Rechner 4 der Betankungsanlage 1 auf Basis eines gespeicherten Simulationsmodells SIM-MOD des Systems anhand von Messdaten MD simuliert. Diese Messdaten MD erhält der Rechner 4 in Echtzeit durch die Sensoren 6 der Betankungsan lage 1, welche während des Betankungsvorganges die Messdaten MD generieren. Der Rechner 4 simuliert das Gas-System, wel ches den gasspeichernden Teil der Betankungsanlage 1 , d.h. den Hochdrucktank 8, und den gasführenden Teil der Betan kungsanlage 1, d.h. die verschiedenen Abschnitte der Gaslei tung 9, sowie den daran angeschlossenen Fahrzeugtank 2 des zu betankenden Fahrzeuges 3 umfasst, zur Berechnung von Regelpa rametern RP. Diese berechneten Regelparameter RP werden an den Regler 5 übermittelt.
In einem weiteren Schritt S2 wird der Regler 5 der Betan kungsanlage 1 mit den durch die Simulation des Gas-Systems berechneten Regelparametern RP zur Erzeugung von Stellgrößen SG eingestellt.
In einem weiteren Schritt S3 wird der Aktuator 7 der Betan kungsanlage 1 entsprechend den durch den eingestellten Regler 5 erzeugten Stellgrößen SG betätigt. Beispielsweise wird ein Druckregelventil entsprechend einer von dem Regler 5 erzeug ten Stellgröße SG graduell geöffnet oder geschlossen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zu Beginn des Betan kungsvorganges vorzugsweise das Volumen des Fahrzeugtanks 2 sowie Anfangsbedingungen 14 ermittelt bzw. bestimmt. Die An fangsbedingungen 14 umfassen beispielsweise eine Außentempe ratur T_amb und/oder einen in dem Fahrzeugtank 2 des Fahrzeu- ges 3 vor dem Betankungsvorgang herrschenden Vordruck P. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Volumen des Fahr zeugtanks 2 sowie die Anfangsbedingungen 14 des zu simulie renden Gas-Systems anhand einer Messung bestimmt, bei welcher die Gasleitung 9 mit einem kurzzeitigen hohen Massestrom M des Gases bei geöffnetem Druckventil 7 beaufschlagt wird, wo bei eine Systemantwort des Gas-Systems aufgezeichnet wird.
Die aufgezeichnete Systemantwort des Gas-Systems wird an schließend durch den Rechner 4 zur Bestimmung des Fahrzeug tankvolumens des Fahrzeugtanks 2 mit den herrschenden An fangsbedingungen des zu simulierenden Gas-Systems ausgewer tet.
Das in Fig. 2 dargestellte Verfahren erlaubt einen Betan kungsvorgang, welcher protokollfrei ohne Austausch von Steu ersignalen zwischen dem Fahrzeug 3 und dem Rechner 4 der Be tankungsanlage 1 ausgeführt werden kann. Somit ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Datenschnittstelle zwischen dem Fahrzeug 3 und der Betankungsanlage 1 erforderlich, um den Betankungsvorgang durchführen zu können. Bei einer mögli chen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das in dem Datenspeicher 10 der Betankungsanlage 1 gespeicherte Simulationsmodell SIM-MOD ein Echtzeit-Simulationsmodell, welches das Gas-System anhand von Differentialgleichungen be schreibt. Das Simulationsmodell kann beispielsweise mithilfe von MATLAB/Simulink erstellt werden. Das Simulationsmodell beinhaltet Differentialgleichungen, welche die physischen Komponenten des Gas-Systems, d.h. die gasspeichernden und gasführenden Komponenten der Betankungsanlage 1 und den gas speichernden Fahrzeugtank 2, beschreiben. Das Zustandsraum- Datenmodell (State-Space Model) lässt sich zur Darstellung eines linearen zeitinvarianten Systems verwenden. Das Zu standsraum-Modell beschreibt das System mittels eines Satzes von Differentialgleichungen mit Eingängen, Ausgängen und Zu standsvariablen. Das Zustandsraum-Modell erlaubt die Be schreibung des Systems nicht nur anhand des Eingangs- und Ausgangsverhaltens, sondern auch durch innere Zustände mit tels Zustandsvariablen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Betankungsanlage 1 wird mindestens ein Aktuator 7 mit Stell größen SG eines Reglers 5 eingestellt. Verschiedene Aktua toren 7 können eingesetzt werden. Beispielsweise können die Aktuatoren 7 Druckventile, Pumpen, Strom- oder Spannungsquel len umfassen, welche durch den Regler 5 der Betankungsanlage 1 angesteuert werden. Verschiedenartige Typen von Reglern 5 sind möglich. Beispielsweise handelt es sich bei dem Regler 5 um einen P-Regler, einen I-Regler, einen PI-Regler oder einen PID-Regler. Vorzugsweise wird ein Zustandsraumregler 5 einge setzt, um eine Zustandsraum-Regelung auszuführen. Der Zu standsraumregler kann mit einem Beobachter zur Erhöhung der Regelgüte ergänzt werden. Die Messdaten werden vorzugsweise gesampelt. Bei einer möglichen Ausführungsform erfolgt dies mithilfe einer SPS-Steuereinheit. Allgemein können Analog- Digital-Konverter vorgesehen werden, um digitale Messdaten MD an den Rechner 4 der Betankungsanlage 1 in Echtzeit zu lie fern.
Fig. 3 erläutert die Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Betankungsanlage 1 und des in Fig. 2 dargestellten Verfahrens zum Betanken eines Fahrzeugtanks 2. In Fig. 3 ist neben den Schritten Sl, S2, S3, welche die Hauptschritte des erfin dungsgemäßen Verfahrens umfassen, ein Anfangs-Schritt SO dar gestellt. In diesem Schritt SO erfolgt zu Beginn des Betan kungsvorganges anhand der von dem Sensorsystem 6 der Betan kungsanlage 1 erhaltenen Messdaten MD eine Bestimmung der An- fangsbedingungen 14 sowie eines Volumens des Fahrzeugtanks 2. Die Anfangsbedingungen 14 für das System umfassen beispiels weise eine Temperatur und einen in dem Fahrzeugtank 2 herr schenden Vordruck. Das Simulationsmodell kann mit den identi fizierten Parametern initialisiert 15 werden. Der Schritt SO erfolgt typischerweise einmalig zu Beginn des Betankungsvor ganges.
Die Schritte S1 und S2 des erfindungsgemäßen Verfahrens, näm lich das Simulieren des Systems zur Berechnung der Regelpara meter RP und das Einstellen des Reglers 5 der Betankungsanla ge 1 mithilfe der berechneten Regelparameter RP zur Erzeugung der Stellgrößen SG, erfolgt vorzugsweise typischerweise zyk lisch regelmäßig innerhalb eines ersten einstellbaren Zeitin tervalls von beispielsweise ein bis zehn Sekunden.
Der dritte Schritt S3 des erfindungsgemäßen Verfahrens er folgt durch den Regler 5 der Betankungsanlage 1 ebenfalls zyklisch regelmäßig innerhalb eines zweiten einstellbaren Zeitintervalls von beispielsweise ein bis zehn Millisekunden. Dabei wird der Aktuator 7 der Betankungsanlage 1 entsprechend der durch den Regler 5 der Betankungsanlage 1 erzeugten Stellgrößen SG zyklisch regelmäßig anhand der Messdaten MD eingestellt.
Die Figuren 4, 5 stellen verschiedene Implementierungsmög lichkeiten einer bei der erfindungsgemäßen Betankungsanlage 1 durchgeführten Regelung mithilfe eines Simulationsmodells dar. Fig. 4 zeigt schematisch ein Regelsystem mit geschlosse ner Regel-Schleife. Dabei wird das geregelte System GS, wel ches das Gassystem der Betankungsanlage 1 sowie den Fahrzeug tank 2 des zu betankenden Fahrzeuges 3 umfasst, durch die Stellgrößen SG des Reglers 5 beeinflusst. Beispielsweise stellt der Regler 5 ein Druckventil 7 entsprechend den Stell größen SG ein. Die Ausgangsgrößen AG des geregelten Systems GS, welche durch Sensoren 6 der Betankungsanlage 1 gemessen werden, werden in einer geschlossenen Schleife zu einem Sub trahierer Sub rückgeführt und von entsprechenden Eingangsgrö ßen EG bzw. Sollgrößen zur Berechnung von Abweichungen Abw subtrahiert. Diese Abweichungen Abw werden dem Regler 5 der Betankungsanlage 1 zugeführt. Fig. 4 zeigt schematisch auch den Einfluss von Störungen SV und Messfehlern MF auf die Re gelung.
Fig. 5 zeigt eine mögliche alternative Implementierung der Regelung. Bei dieser Ausführungsform ist das verwendete Simu lationsmodell ein Echtzeit-Simulationsmodell, welches das zu untersuchende System anhand von Differentialgleichungen be schreibt. Das Echtzeit-Simulationsmodell kann beispielsweise mit MATLAB/Simulink erstellt werden. Die Stellgröße SG (Mani- pulated Variable) ist von den Zustandsgrößen ZV und einer Eingangsgröße EG (Command Variable) abhängig. Der Steuerpara meter K dient als FührungsgrößenaufSchaltung, der vorgegebene Bedingungen erfüllt. Durch den Vektor kT werden die Eigen- Vektoren des Systems beeinflusst und somit auch die Dynamik matrix des Systems. Das geregelte System GS umfasst das Gas system der Betankungsanlage 1 sowie den daran über den Schlauch 12 angeschlossenen Fahrzeugtank 2 des Fahrzeuges 3.
Das erstellte Simulationsmodell SIM-MOD wird bei einer bevor zugten Ausführungsform in einem Datenspeicher 10 hinterlegt. Alternativ kann das Simulationsmodell SIM-MOD auch anhand von Testdaten in einem Maschinenlernprozess erlernt werden. Bei spielsweise kann ein Simulationsmodell mithilfe eines KI- Systems auf Basis von Erfahrungen bei einer Vielzahl von Be tankungsvorgängen erzeugt werden. Auch Mischformen sind mög- lich, wobei ein KI-System bestimmte Parameter in dem Simula tionsmodell berechnet.
Der in den Figuren 2, 3 dargestellte Betankungsvorgang wird vorzugsweise durch einen Nutzer des Fahrzeuges 3 manuell ge startet. Beispielsweise können durch Sensoren in einer Tank pistole automatisch erkannt werden, dass eine Kupplung bei dem Fahrzeug 3 über einen Schlauch 12 hergestellt worden ist. Durch einen anschließenden Druckstoß kann zudem die Dichtheit der Kupplung geprüft und sichergestellt werden. Anschließend erfolgt im Schritt SO die Bestimmung der Anfangsbedingungen 14 sowie des Volumens des Fahrzeugtanks 2. Mithilfe des er findungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Betan kungsanlage 1 kann eine vollständige Befüllung des Fahrzeug tanks 2 in kurzer Zeit erreicht werden, ohne dass ein Aus tausch von Kommunikationssignalen zwischen der Betankungsan lage 1 und dem Fahrzeug 3 erforderlich ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betanken eines Fahrzeugtanks (2) eines Fahrzeuges (3) mit einem Gas, das von einer an das Fahr zeug (3) angeschlossenen Betankungsanlage (1) in einem Betankungsvorgang an den Fahrzeugtank (2) abgegeben wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Simulieren (Sl) eines Systems, das gasspeichernde und gasführende Komponenten der Betankungsanlage (1) und den Fahrzeugtank (2) des zu betankenden Fahrzeuges (3) um fasst, durch einen Rechner (4) der Betankungsanlage (1) auf Basis eines gespeicherten Simulationsmodells (SIM- MOD) des Systems anhand von Messdaten (MD), die in Echt zeit durch Sensoren (6) der Betankungsanlage (1) während des Betankungsvorganges generiert werden, zur Berechnung von Regelparametern (RP);
Einstellen (S2) eines Reglers (5) der Betankungsanlage (1) mit den durch die Simulation des Systems berechneten Regelparametern (RP) zur Erzeugung von Stellgrößen (SG) durch den Regler (5) der Betankungsanlage (1); und
Betätigen (S3) von einem oder mehreren Aktuatoren (7) der Betankungsanlage (1) entsprechend den durch den einge stellten Regler (5) der Betankungsanlage (1) erzeugten Stellgrößen (SG).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Betankungsanlage (1) des Systems einen oder mehrere Hochdrucktanks (8) aufweist, die das Gas in kom primierter Form speichern.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei Sensoren (6) der Betankungsanlage (1) als Messdaten (MD) einen Druck, P, eine Temperatur, T, und einen Mas sestrom, M, des während des Betankungsvorganges von der Betankungsanlage (1) abgegebenen Gases an einer oder meh reren Stellen einer Gasleitung (9) generieren, die den Hochdrucktank (8) der Betankungsanlage (1) mit dem Fahr zeugtank (2) des an die Betankungsanlage (1) angeschlos senen Fahrzeuges (3) verbindet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Regler (5) ein Druckventil als Aktuator (7) der Betankungsanlage (1) ansteuert, das entlang der Gaslei tung (9) vorgesehen ist.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei zu Beginn des Betankungsvorganges das Volumen des Fahrzeugtanks (2) und Anfangsbedingungen (14), insbeson dere eine Außentemperatur (T_amb) und ein Vordruck im Fahrzeugtank (2), bestimmt wird (S0).
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das zu simulierende System anhand einer Messung identifiziert wird, bei der die Gasleitung (9) mit einem kurzzeitigen hohen Massestrom des Gases bei geöffnetem Druckventil beaufschlagt wird, wobei die Systemantwort des Systems hierauf aufgezeichnet und zur Identifikation des Systems, insbesondere zur Bestimmung des Fahrzeug tankvolumens des Fahrzeugtanks (2), durch den Rechner (4) der Betankungsanlage (1) ausgewertet wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 5 oder
6, wobei das Simulationsmodell(SIM-MOD) des identifizierten Systems zur Simulation des Systems durch den Rechner (4) der Betankungsanlage (1) aus einem Datenspeicher (10) ge laden wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Betankungsvorgang protokollfrei ohne Austausch von Steuersignalen zwischen dem Fahrzeug (3) und dem Rechner (4) der Betankungsanlage (1) erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, wobei das Simulationsmodell (SIM-MOD)ein Echtzeit- Simulationsmodell ist, welches das System anhand von Dif ferentialgleichungen beschreibt.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei der Fahrzeugtank (2) des Fahrzeuges (3) durch die Betankungsanlage (1) mit Wasserstoffgas oder einem ande ren Gas betankt wird.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis
10, wobei das durch die Betankungsanlage (1) in dem Betan kungsvorgang an den Fahrzeugtank (2) des Fahrzeuges (3) abgegebene Gas durch einen Wärmetauscher (11) der Betan kungsanlage (1) gekühlt wird.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis
11, wobei das Gas während des Betankungsvorganges aus dem Hochdrucktank (8) der Betankungsanlage (1) in einem Mas sestrom durch eine Gasleitung (9) der Betankungsanlage (1) über mindestens einen durch den Regler (5) betätigten Aktuator (7) der Betankungsanlage (1) und einen Wärmetau scher (11) der Betankungsanlage (1) zu dem Fahrzeugtank (2) des Fahrzeuges (3) strömt, der über einen Schlauch (12) an die Betankungsanlage (1) angeschlossen ist, wobei Sensoren (6) der Betankungsanlage (1) jeweils Mess daten (MD) hinsichtlich des Drucks, P, der Temperatur, T, und des Massestromes, M, an verschiedenen Stellen der Gasleitung (9) generieren und an den Rechner (4) der Be tankungsanlage (1) in Echtzeit zur Simulation des Systems übermitteln.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis
12, wobei das Einstellen des Reglers (5) der Betankungsanlage (S2) zyklisch regelmäßig innerhalb eines ersten einstell baren Zeitintervalls von ein bis zehn Sekunden erfolgt.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 13, wobei das Betätigen des Aktuators (7) der Betankungsanla ge (S3) entsprechend der durch den Regler (5) der Betan kungsanlage (1) erzeugten Stellgrößen (SG) zyklisch re gelmäßig innerhalb eines zweiten einstellbaren Zeitinter valls von ein bis zehn Millisekunden erfolgt.
15. Betankungsanlage (1) zum Betanken eines Fahrzeugtanks (2) eines Fahrzeugs (3) mit Gas, insbesondere Wasserstoff, in einem Betankungsvorgang, mit: einem Rechner (4), der ein System, das die gasspeichern den und gasführenden Komponenten der Betankungsanlage (1) und den zu betankenden Fahrzeugtank (2) des Fahrzeugs (3) umfasst, auf Basis eines gespeicherten Simulationsmodells (SIM-MOD) des Systems anhand von Messdaten (MD), die in Echtzeit durch Sensoren (6) der Betankungsanlage (1) wäh rend des Betankungsvorganges generiert werden, zur Be rechnung von Regelparametern, RP, simuliert; und mit mindestens einem Regler (5), welcher mit Regelparametern
(RP) einstellbar ist, die durch den Rechner (4) durch Si mulation des Systems berechnet werden, um Stellgrößen
(SG) zur Betätigung mindestens eines zugehörigen Aktua tors (7) der Betankungsanlage (1) während des Betankungs vorganges zu erzeugen.
EP21716410.2A 2020-05-04 2021-04-01 Verfahren und anlage zur betankung eines fahrzeugtanks Withdrawn EP4168706A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20172819.3A EP3907424A1 (de) 2020-05-04 2020-05-04 Verfahren und anlage zur betankung eines fahrzeugtanks
PCT/EP2021/058740 WO2021223946A1 (de) 2020-05-04 2021-04-01 Verfahren und anlage zur betankung eines fahrzeugtanks

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EP4168706A1 true EP4168706A1 (de) 2023-04-26

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