WO2021156502A1 - Verfahren zum anzeigen eines füllstands eines druckbehälters und druckbehälteranordnung - Google Patents

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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Definitions

  • the technology disclosed here relates to a method for displaying a fill level of a pressure vessel and an associated pressure vessel arrangement.
  • Pressure vessels can be used, for example, in automobiles or other units to store gaseous fuel. Such pressure vessels can, for example, be refueled in accordance with the SAEJ2601 standard.
  • the goal is typically to reach a level (State of Charge, SoC) between 95% and 100% at the end of the refueling. A value of 100% typically means a full tank, less than 95% would reduce the range accordingly.
  • SoC State of Charge
  • petrol stations are also known which switch off earlier, for example at a SoC of 93%.
  • the fill level is below 100% after regular refueling. This can lead to uncertainty for the customer or to measures to remedy an alleged error condition even though there is no error at all.
  • the technology disclosed here relates to a method for displaying a fill level of a pressure vessel.
  • the method comprises the following steps: measuring an actual level of the pressure vessel,
  • the driver can thus be shown a fill level to be displayed which deviates from the actual fill level and is, for example, adapted so that the driver does not suspect an error state in typical refueling situations that have been carried out properly. Exemplary configurations are described below.
  • the fill level to be displayed is expediently increased between a first fill point and a second fill point in accordance with a predetermined characteristic curve compared to the actual fill level.
  • a characteristic curve can in particular be a deterministic relationship between the actual level and the level to be displayed.
  • the characteristic curve can be independent of further parameters, so that in particular no other measured variables or other influences co-determine the relationship between the actual fill level and the fill level to be displayed.
  • the characteristic curve can be used independently of a detection of a specific event such as a refueling detection.
  • the first filling point and the second filling point can in particular be values of the actual filling level which are below a maximum filling.
  • the second filling point can also correspond to a maximum filling.
  • the characteristic curve can in particular prevent the fill level to be displayed from being set abruptly to a value of 100% or a display of a full fill level, which could be perceived as unnatural behavior.
  • the pressure vessel can in particular be used to store fuel which is gaseous under ambient conditions.
  • it can be installed in a motor vehicle such as a passenger car, a motorcycle or a commercial vehicle.
  • the pressure vessel can be used, for example, in a motor vehicle that is operated with compressed (also called compressed natural gas or CNG) or liquefied (also called liquid natural gas or LNG) natural gas or with hydrogen.
  • compressed also called compressed natural gas or CNG
  • liquefied also called liquid natural gas or LNG
  • the pressure vessel is typically fluidly connected to at least one energy converter which is set up to convert the chemical energy of the fuel into other forms of energy.
  • the pressure vessel can in particular be used as a composite overwrapped pressure
  • NWP nominal working pressure
  • the filling level of a pressure vessel is typically a measure of the amount of fuel that is stored in the pressure vessel.
  • the filling level is to be seen as a percentage value that results from the amount actually stored in the pressure vessel and the maximum and possibly also the minimum storage amounts. It can also be a percentage of the maximum fuel storage pressure or density or of the difference between the maximum and minimum fuel storage pressure or density.
  • the maximum fuel storage pressure is usually reached when the pressure vessel has reached the nominal operating pressure (of, for example, 700 barg at a nominal operating temperature of, for example, 15 ° C.) under standard conditions.
  • the minimum fuel storage pressure can be a fixed minimum pressure, which is usually container-specific, or it can be atmospheric pressure.
  • the maximum fuel storage density or the minimum fuel storage density result under these standard conditions.
  • the maximum storage density for hydrogen at a temperature of 15 ° C. can be approx. 40.22 g / l.
  • the level can be determined directly or indirectly.
  • the lower filling level can be, for example, a filling level which corresponds to a minimum fuel storage pressure or a minimum fuel storage density in the pressure vessel.
  • the lower level can be a fuel pressure that should always be present, for example 5 bar or 10 bar or 20 bar. Such a value can be specified under certain circumstances in order to reduce structural damage to the pressure vessel.
  • the lower filling level can correspond to a fuel storage pressure or a fuel storage density which has a certain safety margin from the minimum fuel storage pressure or from a minimum fuel storage density.
  • the actual fill level can be measured, for example, by means of a sensor and an associated calibration.
  • a calibration can in particular be a calibration that remains the same for a longer period of time.
  • the level to be displayed is calculated in particular during operation.
  • a fill level relate in particular to the actual fill level of the pressure vessel. This is the level that is actually present and usable and would also be displayed unchanged without the calculation step, that is to say in the case of embodiments according to the prior art. This would mean, for example, that in the event that a petrol station only fills the pressure vessel to 95% of its maximum fill level, a value of 95% would be displayed, which, however, may lead to the driver suspecting a malfunction.
  • the display device can be, for example, a digital display or some other display on an instrument panel.
  • the display device can also contain means, for example, to send the fill level to be displayed to another unit such as a mobile phone, for example, a driver using such a mobile phone during the refueling can hold in hand and can thus monitor the refueling process.
  • the fill level to be displayed is preferably increased compared to the actual fill level or it remains the same. This is based on the knowledge already described at the beginning that in certain situations it makes sense to display a higher level than is actually available, so that the driver does not get the impression of a filling level in the event that a petrol station does not refuel to 100% of the maximum possible level Convey malfunction. In certain areas, however, it can also make sense to equate the fill level to be displayed with the actual fill level so that a realistic fill level value is displayed. In particular, the method can thus be carried out in such a way that the filling level to be displayed is generally either increased or remains the same when calculating.
  • the indication of an increase or a constant level of the fill level to be displayed in comparison to the actual fill level relates to a static observation, i.e. at a certain moment the fill level to be displayed is greater than or equal to the actual fill level.
  • a dynamic view i.e. the specified relationship cannot be used to infer directly whether the level to be displayed rises or falls faster or more slowly than the actual level.
  • the calculation during refueling is preferably carried out differently from the calculation during removal.
  • respective shapes and / or algorithms can be specified in order to determine the level to be displayed based on the fuel level on the one hand and on the other hand during removal to calculate the actual level.
  • the calculation can also be carried out identically when refueling as when removing.
  • Refueling is understood to mean, in particular, a process which introduces gaseous fuel into the pressure vessel.
  • the internal pressure of the pressure vessel typically increases and / or the mass of gas stored in the pressure vessel increases.
  • Any period outside of refueling can be viewed as withdrawal, for example, since during this period there is basically the possibility of withdrawing gas from the pressure vessel in order to use it.
  • a withdrawal can also be understood to mean an actual operation of a motor vehicle with gas consumption. In this case, the calculation can be different than when refueling. This can enable the method to be optimized.
  • the fill level to be displayed is increased in relation to the actual fill level in accordance with a predetermined characteristic curve between a first fill point and a second fill point.
  • the specified characteristic curve can be a mathematical relationship which indicates the calculation of the fill level to be displayed as a function of the actual fill level.
  • the first filling point and the second filling point are, like other old filling points mentioned herein, specific values of the actual filling level, which are included in the calculation rules described here or other features. These can be specified statically or changed dynamically. In particular, they can be smaller than 100% or as a complete filling.
  • the second filling point is in particular greater than the first filling point.
  • the first filling point can also be at 0%, but can in particular also assume a higher percentage value.
  • the fill level to be displayed corresponds to the actual fill level.
  • the actual fill level can be used unchanged as the fill level to be displayed, since in such a range of the actual fill level, typically only an increase in the fill level is observed during refueling, which is still well below the maximum fill level, and therefore it cannot yet be concluded that there is an error condition.
  • a change in the fill level to be displayed compared to the actual fill level is thus typically not yet indicated below the first fill point.
  • the characteristic curve runs linearly between a first fill level value at the first fill point and a second fill level value at the second fill point.
  • the fill level to be displayed can be increased linearly compared to the actual fill level, which enables a smooth transition.
  • the fill level to be displayed can run between the first fill point and the second fill point depending on the actual fill level in the form of a straight line, which typically has a gradient> 1. This achieves the increase already mentioned.
  • the characteristic curve can be defined in the form of a function defined in sections with, for example, two or more different slopes between the first filling point and the second filling point. It is also possible, for example, to use a polynomial, for example a polynomial of the second, third or higher degree. Such polynomials can also be defined in sections.
  • the filling level to be displayed is calculated linearly between a second filling level value at the second filling point and 100% at the third filling point.
  • a simple linear curve can again be used between the second filling point and the third filling point, with 100% being displayed at the third filling point. This suggests to the driver that he has filled up when the third filling point has been reached.
  • This is typically a predefined value which, for example, most petrol stations or a certain petrol station actually achieve, so that a fill level of 100% is displayed in typical refueling processes will.
  • the second fill level value can in particular correspond to the ratio of the second fill point to the third fill point. This ensures that the second fill level value lies on a straight zero point, which connects a fill level to be displayed of 0% at an actual fill level of 0% with a fill level to be displayed of 100% at an actual fill level of the third fill level value.
  • a higher slope could, for example, lead to a faster dynamic increase in the fill level to be displayed at the end of a refueling, which could cause irritation.
  • a lower incline could also lead to an unnaturally slow dynamic increase, which could also cause irritation.
  • the embodiment just described has therefore proven to be particularly advantageous.
  • the characteristic curve preferably assigns a fill level to be displayed to each actual fill level. This can in particular take place in a deterministic manner, that is to say independently of other parameters, measured variables or influencing factors.
  • the characteristic curve can in particular have a slope> 1 in whole or in part. It can thus be achieved in particular that a higher fill level value is displayed along the characteristic curve than is actually present, but no value of 100% or complete filling is not yet displayed.
  • the slope relates in particular to the level to be displayed as a function of the actual level.
  • the characteristic curve can reach a second filling level value which is less than 100%. Compared to versions that immediately indicate jumps to full fuel, the driver can be given more realistic feedback on fueling.
  • a maximum actual filling level reached is preferably saved at a filling station, and the next filling up is preferably the last maximum actual filling level reached at the respective filling station or a value that is calculated based on the maximum actual filling levels reached so far at this filling station, used as a third filling point
  • the third filling point can be used specifically for filling stations, ie an adapted third filling point can be used for each filling station that is approached for refueling. This prevents the third filling point from being set too high or too low Infrared interface can be identified.
  • the last maximum actual filling level reached at the respective filling station or a value that is calculated based on the maximum actual filling levels reached so far at this filling station can be used as the filling point from which a filling level of 100% to be displayed is calculated .
  • a fill level of 100% is calculated and displayed even if the actual fill levels are greater than this fill point.
  • the display can be adapted specifically to the petrol station, in particular independently of the characteristic curve.
  • the value can be calculated, for example, as an average value from the maximum actual fill levels achieved.
  • the filling level to be displayed is preferably 100% above the second filling point or above the third filling point. This can be accepted, since the fuel typically does not go far beyond the third filling point and a value of 100% is therefore only displayed to the driver for a short period of time.
  • the value can in particular be set to 100% above the third filling point if the second filling point is smaller than the third filling point and, for example, a linear dependence of the filling level to be displayed on the actual filling level between the second filling point and the third filling point is used, as described above.
  • the second filling point can be set equal to the third filling point, for example, and it can be assumed that the filling level to be displayed is 100% above the second filling point .
  • the actual fill level can be used as the fill level to be displayed, for example. This allows the driver in the event that a specified fill level was not reached, which should have been reached, the incomplete refueling is communicated openly so that the latter becomes aware of the incomplete refueling. In this way, for example, a malfunction can be identified and / or the driver can adjust to the possibly reduced range. This applies regardless of a possible range display, which preferably depends on the actual fill level and which will be discussed further below.
  • the specified actual fill level can, for example, be permanently stored or defined variably. In particular, it can be viewed as a threshold value. In particular, it can be less than 100%.
  • a sliding temporal transition of the fill level to be displayed can be used.
  • the fill level to be displayed can be continuously adjusted to the actual fill level. Alternatively, this can also take place, for example, in the time after disconnection, usually immediately when the fuel filler flap is closed and a consumer is started, or also in a different period of time.
  • the fill level to be displayed is calculated by means of a fourth fill point and a fifth fill point upon removal.
  • the fourth filling point can correspond to the actual filling level reached during refueling.
  • the fifth filling point can be specified, that is to say, for example, it can be permanently stored or it can be adapted to the specific filling station.
  • the filling point to be displayed can run linearly between 100% at the fourth filling point and a fifth filling level value at the fifth filling point. This allows immediately at the beginning of the removal, ie when Gas is taken from a consumer from the pressure vessel and consumed, this consumption can be communicated to the driver, with the actual level not yet being displayed at high actual levels. Rather, a higher value is displayed, which avoids sudden jumps in the level display.
  • a course other than a linear course can also be used, for example as was described above for the characteristic curve.
  • the fill level to be displayed below the fifth fill point can correspond to the actual fill level.
  • the actual level is displayed, which enables the driver to estimate the range more realistically, for example at low levels.
  • the driver can establish a more realistic relationship between the fill level and the displayed range if such a range is calculated and displayed.
  • a range is also calculated and displayed based on the actual fill level. This means that the range calculation can be independent of the calculation of a fill level to be displayed already described, i.e. the actual fill level is always used to calculate the range.
  • the range calculation can be independent of the calculation of a fill level to be displayed already described, i.e. the actual fill level is always used to calculate the range.
  • the technology disclosed here further relates to a pressure vessel arrangement with a pressure vessel, a device for measuring an actual fill level of the pressure vessel, a display device and an electronic control device which is configured to carry out a method disclosed here.
  • a pressure vessel arrangement with a pressure vessel
  • a device for measuring an actual fill level of the pressure vessel a display device
  • an electronic control device which is configured to carry out a method disclosed here.
  • all embodiments and variants described herein can be used.
  • the device for measuring an actual fill level can be designed, for example, in the form of a pressure sensor.
  • the display device can be designed, for example, in the form of a digital display.
  • a level indicator and a range calculation are decoupled from one another.
  • a storage tank that reaches a level of 93% or 95%, for example, is rated as fully fueled and accordingly displayed to the driver.
  • the actual level i.e. the actual gas storage volume, e.g. hydrogen storage volume, can be taken into account. So that the customer is not confused by the different values (real range, which also corresponds to a certain gas mass depending on consumption, and the range), a sliding correction calculation of the displayed fill level can be inserted.
  • the display of the fill level to be displayed for the driver typically has the unit percent [%].
  • the actual fuel tank mass is typically in kilograms.
  • An exemplary implementation, such as the The fill level to be displayed can be calculated as a function of the actual fill level, will be described further below with reference to the figures.
  • Fig. 1 a motor vehicle
  • FIG. 2 a relationship between the fill level to be displayed and the actual fill level when refueling
  • FIG. 3 a relationship between the fill level to be displayed and the actual fill level during removal.
  • Fig. 1 shows a motor vehicle 10 which is connected to a gas station 5 for refueling.
  • the petrol station 5 has a refueling hose 7 which is connected to a connecting piece 12 of the motor vehicle 10.
  • the motor vehicle 10 has a pressure vessel arrangement 15 which comprises a pressure vessel 20, a pressure sensor 25 connected to it, a control device 30, a first display device 32 and a second display device 34.
  • the pressure sensor 25 can determine an internal pressure of the pressure vessel 20 and thus represents a device for determining an actual fill level. A value indicating this is supplied to the control device 30, which converts the actual fill level into a fill level to be displayed, as follows will be described with reference to Figs.
  • the fill level to be displayed is displayed on the first display device 32 as a percentage value.
  • the control device 30 also performs a range calculation, which is basically based on the actual level based. The corresponding range is displayed in kilometers on the second display device 34.
  • the display devices 32, 34 shown separately here can also be combined.
  • a first filling point FP1, a second filling point FP2 and a third filling point FP3 are arranged on the horizontal axis of the actual filling level. These are predefined values which can be permanently programmed or also adapted to the specific petrol station. As shown, the third filling point FP3 is at an actual filling level of 95%. A complete filling, i.e. 100% actual filling level, is also shown. In the present case, this is 8.5 kg. This is only an exemplary value.
  • the fill level to be displayed corresponds to the actual fill level. This is shown by the dashed line.
  • the fill level to be displayed runs as a function of the actual fill level along a characteristic line which is shown in solid lines.
  • the characteristic curve has a linear profile with a gradient> 1, it being noted that the characteristic curve can also be designed differently. In the area between the first filling point FP1 and the second filling point FP2, an adjustment thus takes place, which leads to a successively higher value being displayed than is actually present.
  • the filling level to be displayed again runs linearly as a function of the actual filling level, but with a smaller slope, which is shown by the dotted curve.
  • a fill level of 100% to be displayed is basically displayed, so that the driver can no longer detect any further refueling.
  • the dashed line and the dotted line are also drawn outside of those areas in which they indicate the actual relationship between the fill level to be displayed and the actual fill level.
  • the dashed line corresponds to the identity function.
  • the dotted line corresponds to the connection between the zero point and a fill level to be displayed of 100% at the third fill point FP3.
  • the described embodiment ensures that even a refueling up to the third filling point FP3 is perceived by the driver as a complete refueling and thus incomplete refueling, which is permissible according to the SAE standard, is not perceived as an error.
  • the fill level to be displayed at the second fill point FP2 has the second fill level value FW2. This lies on the dotted straight line, which means that its ratio to 100% corresponds to that of the second filling point FP2 to the third filling point FP3. In this way, an ideal relationship between the level to be displayed and the actual level is achieved in the upper area.
  • Fig. 3 shows the relationship between the level to be displayed and the actual level during removal. This can be done, for example, during an actual active operation of the motor vehicle 10 take place, or also during rest phases outside of refueling.
  • the actual fill level reached when refueling is now defined as the fourth fill point FP4. This can therefore be set again after each refueling.
  • the fourth fill point FP4 at which the display of the fill level to be displayed is 100% (shown as fourth fill level value FW4)
  • a fifth fill point FP5 the relationship between the fill level to be displayed and the actual fill level runs linearly along the solid line, which has a gradient> 1
  • the level to be displayed therefore falls more sharply than the actual level, which means that it is gradually brought into line with the actual level.
  • the fill level to be displayed corresponds to the actual fill level, so that the driver is given realistic feedback on the actual fill level, which allows him to estimate the range more precisely, for example.
  • the display can also be adapted to the filling level actually reached. This transition can preferably be filtered or smoothed over time in order to avoid jumps in the display. Such an adjustment can take place, for example, at the end of refueling (no pressure increase), while post-processing such as depressurizing a refueling hose and releasing a nozzle are still being carried out at the filling station and the customer is usually not yet observing the level indicator.
  • the embodiment described here can give the driver a fill level indicator that is as suitable as possible, which is only modified to the extent that the driver does not recognize a possibly incomplete refueling, but nevertheless compliant with the standard, as a malfunction.
  • 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 pressure vessel, the sensor, etc.) should be at the same time, the plurality of these must also be disclosed (for example the at least one pressure vessel, the at least one sensor, etc.).

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Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß ein Verfahren zum Anzeigen eines Füllstands eines Druckbehälters (20), wobei ein tatsächlicher Füllstand des Druckbehälters (20) gemessen und basierend darauf ein anzuzeigender Füllstand berechnet wird. Der anzuzeigende Füllstand ist typischerweise größer oder gleich dem tatsächlichen Füllstand, so dass eine nicht vollständige, jedoch trotzdem der Norm entsprechende Betankung nicht als Fehlerzustand erkannt wird. Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß ferner eine zugehörige Druckbehälteranordnung.

Description

Verfahren zum Anzeigen eines Füllstands eines Druckbehälters und Druckbehälteranordnung
Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Anzeigen eines Füllstands eines Druckbehälters sowie eine zugehörige Druckbehälteranordnung.
Druckbehälter können beispielsweise in Kraftfahrzeugen oder in anderen Einheiten verwendet werden, um gasförmigen Brennstoff zu speichern. Derartige Druckbehälter können beispielsweise entsprechend der Norm SAEJ2601 betankt werden. Dabei ist es typischerweise das Ziel, am Ende der Betankung einen Füllstand (State of Charge, SoC) zwischen 95 % und 100 % zu erreichen. Ein Wert von 100 % bedeutet typischerweise eine volle Betankung, weniger als 95 % würde die Reichweite entsprechend reduzieren. Es sind jedoch auch Tankstellen bekannt, welche bereits früher, beispielsweise bei einem SoC von 93 %, abschalten.
Somit kann es sein, dass nach einer regulären Betankung der Füllstand unter 100 % liegt. Dies kann beim Kunden zu Verunsicherung oder zu Maßnahmen zur Behebung eines vermeintlichen Fehlerzustands führen, obwohl gar kein Fehler vorliegt.
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, ein Verfahren bereitzustellen, welches bei typischen Betankungssituationen dem Fahrer eine Rückmeldung gibt, welche ihn keinen Fehlerzustand vermuten lässt. 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.
Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Anzeigen eines Füllstands eines Druckbehälters. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Messen eines tatsächlichen Füllstands des Druckbehälters,
Berechnen eines anzuzeigenden Füllstands basierend auf dem tatsächlichen Füllstand, und
Anzeigen des anzuzeigenden Füllstands mittels einer Anzeigevorrichtung.
Mittels des Verfahrens ist es möglich, den anzuzeigenden Füllstand vom tatsächlichen Füllstand zu entkoppeln. Dem Fahrer kann somit ein anzuzeigender Füllstand angezeigt werden, welcher vom tatsächlichen Füllstand abweicht und beispielsweise dahingehend angepasst ist, dass der Fahrer in typischen Betankungssituationen, welche ordnungsgemäß durchgeführt wurden, keinen Fehlerzustand vermutet. Beispielhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend beschrieben werden.
Zweckmäßig wird zwischen einem ersten Füllpunkt und einem zweiten Füllpunkt der anzuzeigende Füllstand entsprechend einer vorgegebenen Kennlinie gegenüber dem tatsächlichen Füllstand erhöht. Eine solche Kennlinie kann insbesondere ein deterministischer Zusammenhang zwischen tatsächlichem Füllstand und anzuzeigendem Füllstand sein. Insbesondere kann die Kennlinie unabhängig von weiteren Parametern sein, so dass insbesondere keine anderen Messgrößen oder andere Einflüsse den Zusammenhang zwischen tatsächlichem Füllstand und anzuzeigendem Füllstand mitbestimmen. Insbesondere kann die Kennlinie unabhängig von einer Erkennung eines bestimmten Ereignisses wie beispielsweise einer Betankungserkennung verwendet werden.
Der erste Füllpunkt und der zweite Füllpunkt können insbesondere Werte des tatsächlichen Füllstands sein, welche unterhalb einer maximalen Füllung sind. Der zweite Füllpunkt kann auch einer maximalen Füllung entsprechen. Es kann durch die Kennlinie insbesondere vermieden werden, dass der anzuzeigende Füllstand sprunghaft auf einen Wert von 100 % bzw. eine Anzeige eines vollen Füllstands gesetzt wird, was als unnatürliches Verhalten wahrgenommen werden könnte.
Der Druckbehälter kann insbesondere zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigem Brennstoff verwendet werden. Er kann insbesondere in ein Kraftfahrzeug wie beispielsweise einen Personenkraftwagen, ein Kraftrad oder ein Nutzfahrzeug eingebaut werden. Der Druckbehälter kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das mit komprimiertem (auch Compressed Natural Gas oder CNG genannt) oder verflüssigtem (auch Liquid Natural Gas oder LNG genannt) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird. Der Druckbehälter ist typischerweise mit mindestens einem Energiewandler fluid verbunden, der eingerichtet ist, die chemische Energie des Brennstoffs in andere Energieformen umzuwandeln. Der Druckbehälter kann insbesondere als Composite Overwrapped Pressure
Vessel ausgebildet sein. Er kann beispielsweise ein Hochdruckgasbehälter sein. Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, bei Umgebungstemperaturen Brennstoff dauerhaft bei einem nominalen Betriebsdruck (auch Nominal Working Pressure oder NWP genannt) von mindestens 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck) oder mindestens 700 barü zu speichern.
Der Füllstand eines Druckbehälters ist typischerweise ein Maß für die Menge an Brennstoff, die in dem Druckbehälter gespeichert ist. Der Füllstand ist im Rahmen dieser Offenbarung als Prozentwert zu sehen, der sich aus der im Druckbehälter tatsächlich gespeicherten Menge und maximalen sowie ggf. auch minimalen Speichermengen ergibt. Er kann auch ein Prozentwert von maximalem Brennstoffspeicherdruck bzw. -dichte oder von der Differenz zwischen maximalem und minimalen Brennstoffspeicherdruck bzw. -dichte sein. Der maximale Brennstoffspeicherdruck ist in der Regel erreicht, wenn der Druckbehälter unter Normbedingungen den nominalen Betriebsdruck (von beispielsweise 700 barü bei nominaler Betriebstemperatur von beispielsweise 15 °C) erreicht hat. Der minimale Brennstoffspeicherdruck kann ein festgelegter Mindestdruck sein, welcher in der Regel behälterspezifisch ist, oder kann der Atmosphärendruck sein. Gleichsam ergeben sich die maximale Brennstoffspeicherdichte bzw. die minimale Brennstoffspeicherdichte bei diesen Normbedingungen. Bei einem 70 MPa- Druckbehälter kann beispielsweise die maximale Speicherdichte bei Wasserstoff bei einer Temperatur von 15 °C ca. 40,22 g/l betragen. Der Füllstand kann direkt oder indirekt bestimmbar sein. Der untere Füllstand kann beispielsweise ein Füllstand sein, der einem minimalen Brennstoffspeicherdruck bzw. einer minimalen Brennstoffspeicherdichte im Druckbehälter entspricht. Beispielsweise kann der untere Füllstand ein Brennstoffdruck sein, der immer vorhanden sein sollte, beispielsweise 5 bar oder 10 bar oder 20 bar. Ein solcher Wert kann unter Umständen vorgegeben sein, um strukturelle Beschädigungen auf den Druckbehälter zu verringern. Alternativ kann der untere Füllstand einem Brennstoffspeicherdruck bzw. einer Brennstoffspeicherdichte entsprechen, der bzw. die einen gewissen Sicherheitsabstand vom minimalen Brennstoffspeicherdruck bzw. von einer minimalen Brennstoffspeicherdichte aufweist.
Der tatsächliche Füllstand kann beispielsweise mittels eines Sensors und einer zugehörigen Kalibrierung gemessen werden. Bei einer solchen Kalibrierung kann es sich insbesondere um eine für einen längeren Zeitraum gleichbleibende Kalibrierung handeln. Die Berechnung des anzuzeigenden Füllstands erfolgt demgegenüber insbesondere während eines Betriebs.
Die eben beschriebenen Ausführungen bezüglich eines Füllstands beziehen sich insbesondere auf den tatsächlichen Füllstand des Druckbehälters. Dabei handelt es sich um denjenigen Füllstand, welcher tatsächlich vorhanden und nutzbar ist und ohne den Berechnungsschritt, also bei Ausführungen gemäß dem Stand der Technik, auch unverändert angezeigt werden würde. Dies würde zum Beispiel bedeuten, dass für den Fall, dass eine Tankstelle den Druckbehälter lediglich auf 95 % seines maximalen Füllstands auffüllt, ein Wert von 95 % angezeigt werden würde, was jedoch gegebenenfalls dazu führen kann, dass der Fahrer eine Fehlfunktion vermutet.
Die Anzeigevorrichtung kann beispielsweise eine digitale Anzeige oder eine sonstige Anzeige auf einem Instrumentenbrett sein. Auch kann die Anzeigevorrichtung beispielsweise Mittel beinhalten, um den anzuzeigenden Füllstand an eine andere Einheit wie beispielsweise ein Mobiltelefon zu senden, wobei beispielsweise ein Fahrer ein solches Mobiltelefon während des Betankens in der Hand halten kann und damit den Betankungsvorgang überwachen kann.
Bevorzugt wird beim Berechnen der anzuzeigende Füllstand im Vergleich zum tatsächlichen Füllstand erhöht oder er bleibt gleich. Dies basiert auf der bereits eingangs beschriebenen Erkenntnis, dass es in bestimmten Situationen sinnvoll ist, einen höheren Füllstand anzuzeigen als tatsächlich vorhanden ist, um für den Fall, dass eine Tankstelle nicht auf 100 % des maximal möglichen Füllstands auftankt, dem Fahrer nicht den Eindruck einer Fehlfunktion zu vermitteln. In bestimmten Bereichen kann es jedoch auch sinnvoll sein, dass der anzuzeigende Füllstand dem tatsächlichen Füllstand gleichgesetzt wird, so dass ein realistischer Füllstandswert angezeigt wird. Insbesondere kann das Verfahren also derart ausgeführt werden, dass beim Berechnen der anzuzeigende Füllstand grundsätzlich entweder erhöht wird oder gleichbleibt.
Es sei verstanden, dass sich die Angabe einer Erhöhung oder eines Gleichbleibens des anzuzeigenden Füllstands im Vergleich zum tatsächlichen Füllstand auf eine statische Betrachtung bezieht, d.h. in einem bestimmten Moment ist der anzuzeigende Füllstand größer oder gleich dem tatsächlichen Füllstand. Dies ist nicht zu verwechseln mit einer dynamischen Betrachtung, d.h. aus der angegebenen Beziehung kann nicht unmittelbar rückgeschlossen werden, ob der anzuzeigende Füllstand schneller oder langsamer steigt oder fällt als der tatsächliche Füllstand.
Bevorzugt erfolgt das Berechnen beim Betanken unterschiedlich zum Berechnen bei Entnahme. Beispielsweise können jeweilige Formen und/oder Algorithmen vorgegeben werden, um beim Betanken einerseits und bei der Entnahme andererseits den anzuzeigenden Füllstand basierend auf dem tatsächlichen Füllstand zu berechnen. Das Berechnen kann jedoch auch beim Betanken identisch wie bei Entnahme erfolgen.
Unter einem Betanken wird insbesondere ein Vorgang verstanden, welcher gasförmigen Brennstoff in den Druckbehälter einführt. Dabei erhöht sich typischerweise der Innendruck des Druckbehälters und/oder es erhöht sich die im Druckbehälter gespeicherte Masse von Gas. Als Entnahme kann beispielsweise jeglicher Zeitraum außerhalb eines Betankens angesehen werden, da in diesem Zeitraum grundsätzlich die Möglichkeit dazu besteht, Gas aus dem Druckbehälter zu entnehmen, um es zu verwenden. Im engeren Sinn kann unter einer Entnahme auch ein tatsächlicher Betrieb eines Kraftfahrzeugs unter Gasverbrauch verstanden werden. In diesem Fall kann die Berechnung anders erfolgen als beim Betanken. Dies kann eine Optimierung des Verfahrens ermöglichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird beim Betanken zwischen einem ersten Füllpunkt und einem zweiten Füllpunkt der anzuzeigende Füllstand entsprechend einer vorgegebenen Kennlinie gegenüber dem tatsächlichen Füllstand erhöht. Die vorgegebene Kennlinie kann eine mathematische Beziehung sein, welche die Berechnung des anzuzeigenden Füllstands abhängig vom tatsächlichen Füllstand angibt. Der erste Füllpunkt und der zweite Füllpunkt sind, wie alte anderen hierin erwähnten Füllpunkte, bestimmte Werte des tatsächlichen Füllstands, welche in die hier beschriebenen Berechnungsvorschriften oder andere Merkmale eingehen. Diese können statisch vorgegeben oder auch dynamisch geändert werden. Sie können insbesondere kleiner sein als 100 % bzw. als eine vollständige Befüllung. Durch das Vorgeben der Kennlinie kann das Verhalten einer Füllstandsanzeige so angegeben werden, dass der bestmögliche Effekt erzielt wird. Der zweite Füllpunkt ist insbesondere größer als der erste Füllpunkt. Der erste Füllpunkt kann auch bei 0 % liegen, kann jedoch insbesondere auch einen höheren Prozentwert annehmen.
Gemäß einer Ausführung entspricht beim Betanken unterhalb des ersten Füllpunkts der anzuzeigende Füllstand dem tatsächlichen Füllstand. Dadurch kann bei tatsächlichen Füllständen, welche zwischen 0 % und dem ersten Füllpunkt liegen, der tatsächliche Füllstand unverändert als anzuzeigender Füllstand verwendet werden, da in einem solchen Bereich des tatsächlichen Füllstands typischerweise beim Betanken lediglich eine Zunahme des Füllstands beobachtet wird, welche noch deutlich unterhalb dem maximalen Füllstand liegt, und deshalb noch nicht auf einen Fehlerzustand geschlossen werden kann. Eine Veränderung des anzuzeigenden Füllstands im Vergleich zum tatsächlichen Füllstand ist somit typischerweise unterhalb des ersten Füllpunkts noch nicht angezeigt.
Gemäß einer Ausführung verläuft die Kennlinie zwischen einem ersten Füllstandswert beim ersten Füllpunkt und einem zweiten Füllstandswert beim zweiten Füllpunkt linear. Dadurch kann eine lineare Erhöhung des anzuzeigenden Füllstands im Vergleich zum tatsächlichen Füllstand erreicht werden, wodurch ein gleitender Übergang ermöglicht wird. Typischerweise kann der anzuzeigende Füllstand zwischen dem ersten Füllpunkt und dem zweiten Füllpunkt abhängig vom tatsächlichen Füllstand in Form einer Gerade verlaufen, welche typischerweise eine Steigung > 1 hat. Dadurch wird die bereits erwähnte Erhöhung erreicht.
Auch andere Verläufe der Kennlinie als lineare Verläufe sind jedoch möglich. Beispielsweise kann die Kennlinie in Form einer abschnittsweise definierten Funktion mit beispielsweise zwei oder mehr unterschiedlichen Steigungen zwischen dem ersten Füllpunkt und dem zweiten Füllpunkt definiert sein. Ebenso ist es beispielsweise möglich, ein Polynom zu verwenden, beispielsweise ein Polynom zweiten, dritten oder höheren Grades. Auch solche Polynome können abschnittsweise definiert sein.
Gemäß einer Ausführung wird beim Betanken zwischen dem zweiten Füllpunkt und einem dritten Füllpunkt der anzuzeigende Füllstand linear zwischen einem zweiten Füllstandswert beim zweiten Füllpunkt und 100 % beim driten Füllpunkt berechnet. Dadurch kann zwischen zweitem Füllpunkt und dritem Füllpunkt wiederum ein einfacher linearer Verlauf verwendet werden, wobei beim dritten Füllpunkt 100 % angezeigt wird. Damit wird dem Fahrer suggeriert, er hätte vollgetankt, wenn der dritte Füllpunkt erreicht ist Dabei handelt es sich typischerweise um einen vorgegebenen Wert, welchen beispielsweise die meisten Tankstellen oder eine bestimmte Tankstelle auch tatsächlich erreichen, so dass bei typischen Betankungsvorgängen ein Füllstand von 100 % angezeigt wird.
Der zweite Füllstandswert kann insbesondere dem Verhältnis von zweitem Füllpunkt zu drittem Füllpunkt entsprechen. Dadurch wird erreicht, dass der zweite Füllstandswert auf einer Nullpunktgerade liegt, welche einen anzuzeigenden Füllstand von 0 % bei einem tatsächlichen Füllstand von 0 % mit einem anzuzeigenden Füllstand von 100 % bei einem tatsächlichen Füllstand des dritten Füllstandswerts verbindet. Eine höhere Steigung könnte beispielsweise zu einem schnelleren dynamischen Anstieg des anzuzeigenden Füllstands am Ende einer Betankung führen, was Irritationen Hervorrufen könnte. Ebenso könnte eine geringere Steigung zu einem unnatürlich langsamen dynamischen Anstieg führen, was ebenso Irritationen hervorrufen könnte. Deshalb hat sich die eben beschriebene Ausführung als besonders vorteilhaft erwiesen. Bevorzugt ordnet die Kennlinie jedem tatsächlichen Füllstand einen anzuzeigenden Füllstand zu, Dies kann insbesondere in deterministischer Weise erfolgen, also unabhängig von anderen Parametern, Messgrößen oder Einflussfaktoren.
Die Kennlinie kann insbesondere ganz oder teilweise eine Steigung > 1 haben. Damit kann insbesondere erreicht werden, dass entlang der Kennlinie ein höherer Füllstandswert angezeigt wird als tatsächlich vorhanden ist, jedoch noch kein Wert von 100 % bzw. noch keine vollständige Befüllung angezeigt wird. Die Steigung bezieht sich insbesondere auf den anzuzeigenden Füllstand als Funktion des tatsächlichen Füllstands.
Insbesondere kann die Kennlinie beim zweiten Füllpunkt einen zweiten Füllstandswert erreichen, welcher kleiner als 100 % ist. Im Vergleich zu Ausführungen, welche unmitelbar Sprünge auf volle Betankung anzeigen, kann damit dem Fahrer eine realistischere Rückmeldung zur Betankung gegeben werden.
Nach jedem Betanken wird bevorzugt an einer Tankstelle ein dabei erreichter maximaler tatsächlicher Füllstand abgespeichert, und beim nächsten Betanken wird bevorzugt der letzte an der jeweiligen Tankstelle erreichte maximale tatsächliche Füllstand oder ein Wert, der basierend auf bislang an dieser Tankstelle erreichten maximalen tatsächlichen Füllständen berechnet wird, als dritter Füllpunkt verwendet Dadurch kann der dritte Füllpunkt tankstellenspezifisch verwendet werden, d.h. für jede Tankstelle, welche zum Betanken angefahren wird, kann ein angepasster dritter Füllpunkt verwendet werden. Somit wird vermieden, dass der dritte Füllpunkt zu hoch oder zu niedrig angesetzt wird, Eine Tankstelle kann beispielsweise durch Satellitennavigation oder andere Navigationsverfahren, oder auch durch bestimmte Identifikationsmerkmale wie Barcodes oder Kennungen einer Infrarotschnitstelle identifiziert werden. Es kann auch beim nächsten Betanken der letzte an der jeweiligen Tankstelle erreichte maximale tatsächliche Füllstand oder ein Wert, der basierend auf bislang an dieser Tankstelle erreichten maximalen tatsächlichen Füllständen berechnet wird, als Füllpunkt, ab dem ein anzuzeigender Füllstand von 100 % berechnet wird, verwendet werden. Insbesondere wird dann auch bei größeren tatsächlichen Füllständen als dieser Füllpunkt ein Füllstand von 100 % berechnet und angezeigt. Dadurch kann die Anzeige tankstellenspezifisch angepasst werden, und zwar insbesondere unabhängig von der Kennlinie. Die Berechnung des Werts kann beispielsweise als Mitelwert aus den erreichten maximalen tatsächlichen Füllständen erfolgen.
Bevorzugt beträgt beim Betanken oberhalb des zweiten Füllpunkts oder oberhalb des driten Füllpunkts der anzuzeigende Füllstand 100 %. Dies kann in Kauf genommen werden, da typischerweise nicht weit über den dritten Füllpunkt hinaus betankt wird und somit dem Fahrer nur für einen kurzen Zeitraum ein Wert von 100 % angezeigt wird. Der Wert kann insbesondere dann auf 100 % oberhalb des dritten Füllpunkts gesetzt werden, wenn der zweite Füllpunkt kleiner ist als der drite Füllpunkt und beispielsweise eine lineare Abhängigkeit des anzuzeigenden Füllstands vom tatsächlichen Füllstand zwischen zweitem Füllpunkt und drittem Füllpunkt verwendet wird, wie weiter oben beschrieben. Endet die Kennlinie jedoch bei einem Wert, bei welchem ein tatsächlicher Füllstand von 100 % angezeigt wird, so kann der zweite Füllpunkt beispielsweise gleich dem dritten Füllpunkt gesetzt werden, und es kann davon ausgegangen werden, dass oberhalb des zweiten Füllpunkts der anzuzeigende Füllstand 100 % ist.
Falls nach dem Ende einer Betankung ein vorgegebener tatsächlicher Füllstand nicht erreicht wurde, kann beispielsweise der tatsächliche Füllstand als anzuzeigender Füllstand verwendet werden. Dadurch kann dem Fahrer für den Fall, dass ein vorgegebener Füllstand nicht erreicht wurde, welcher häte erreicht werden sollen, die nicht vollständige Betankung offen kommuniziert werden, so dass dieser auf die unvollständige Betankung aufmerksam wird. Dadurch kann beispielsweise eine Fehlfunktion identifiziert werden und/oder der Fahrer kann sich auf die eventuell verringerte Reichweite einstellen. Dies gilt unabhängig von einer möglichen Reichweitenanzeige, welche bevorzugt vom tatsächlichen Füllstand abhängt und auf welche weiter unten eingegangen wird. Der vorgegebene tatsächliche Füllstand kann beispielsweise fest eingespeichert sein oder variabel definiert werden. Er kann insbesondere als Schwellenwert aufgefasst werden. Er kann insbesondere kleiner als 100 % sein.
Insbesondere in diesem Fall kann beispielsweise ein gleitender zeitlicher Übergang des anzuzeigenden Füllstands verwendet werden. Während der Betankungsnachbereitung, also beispielsweise bevor der Kunde abgekoppelt hat, kann der anzuzeigende Füllstand kontinuierlich an den tatsächlichen Füllstand angeglichen werden. Alternativ kann dies beispielsweise auch in der Zeit nach dem Abkoppeln, in der Regel gleich mit Schließen der Tankklappe und Starten eines Verbrauchers oder auch in einem anderen Zeitraum erfolgen.
Gemäß einer Ausführung wird bei Entnahme der anzuzeigende Füllstand mittels eines vierten Füllpunkts und eines fünften Fütlpunkts berechnet. Der vierte Füllpunkt kann dem bei einer Betankung erreichten tatsächlichen Füllstand entsprechen. Der fünfte Füllpunkt kann vorgegeben sein, also beispielsweise fest abgespeichert sein oder tankstellenspezifisch angepasst werden. Zwischen dem fünften Füllpunkt und dem vierten Füllpunkt kann beispielsweise der anzuzeigende Füllpunkt linear zwischen 100 % beim vierten Füllpunkt und einem fünften Füllstandswert beim fünften Füllpunkt verlaufen. Dadurch kann unmittelbar bei Beginn der Entnahme, d.h. wenn Gas von einem Verbraucher aus dem Druckbehälter entnommen und verbraucht wird, dieser Verbrauch gegenüber dem Fahrer kommuniziert werden, wobei bei hohen tatsächlichen Füllständen noch nicht der tatsächliche Füllstand angezeigt wird. Es wird vielmehr noch ein höherer Wert angezeigt, welcher allzu plötzliche Sprünge in der Füllstandsanzeige vermeidet. Auch ein anderer Verlauf als ein linearer Verlauf kann jedoch verwendet werden, beispielsweise wie dies weiter oben für die Kennlinie beschrieben wurde.
Bei Entnahme kann beispielsweise unterhalb des fünften Füllpunkts der anzuzeigende Füllstand dem tatsächlichen Füllstand entsprechen. Somit wird, wenn bereits genügend Gas aus dem Druckbehälter entnommen wurde und somit die Modifikationen kaum mehr wahrnehmbar sind, der tatsächliche Füllstand angezeigt, welcher beispielsweise bei niedrigen Füllständen dem Fahrer eine realistischere Reichweitenschätzung ermöglicht. Insbesondere kann der Fahrer hier einen realistischeren Zusammenhang zwischen Füllstand und angezeigter Reichweite hersteilen, wenn eine solche Reichweite berechnet und angezeigt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird ferner eine Reichweite basierend auf dem tatsächlichen Füllstand berechnet und angezeigt. Somit kann die Reichweitenberechnung unabhängig von der bereits beschriebenen Berechnung eines anzuzeigenden Füllstands sein, d.h. es wird immer der tatsächliche Füllstand zur Reichweitenberechnung verwendet. Bei der Reichweitenberechnung fällt eine eventuelle Differenz zwischen der maximalen Betankung und einer etwas geringeren tatsächlich erreichten Betankung weniger auf als bei der Füllstandsanzeige in Prozent.
In die Reichweitenberechnung können insbesondere auch andere Werte wie beispielsweise Momentanverbrauch, beispielsweise der letzten Minuten oder Kilometer, oder auch andere Werte wie ein Durchschnitsverbrauch oder sonstige Daten eingehen.
Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner eine Druckbehälteranordnung mit einem Druckbehälter, einer Vorrichtung zum Messen eines tatsächlichen Füllstands des Druckbehälters, einer Anzeigevorrichtung und einer elektronischen Steuerungsvorrichtung, welche dazu konfiguriert ist, ein hier offenbartes Verfahren auszuführen. Bezüglich des Verfahrens kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
Die Vorrichtung zum Messen eines tatsächlichen Füllstands kann beispielsweise in Form eines Drucksensors ausgeführt sein. Die Anzeigevorrichtung kann beispielsweise in Form einer Digitalanzeige ausgeführt sein.
Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, eine Füllstandsanzeige und eine Reichweitenberechnung voneinander zu entkoppeln. Ein Speicher, der beispielsweise einen Füllstand von 93 % oder 95 % erreicht, wird als entsprechend vollbetankt gewertet und dem Fahrer auch entsprechend angezeigt. Für die Reichweitenberechnung kann jedoch der tatsächliche Füllstand, d.h. die tatsächliche Gasspeichermenge, beispielsweise Wasserstoffspeichermenge, berücksichtigt werden. Damit der Kunde nicht durch die unterschiedlichen Werte (reale Reichweite, die ja auch abhängig vom Verbrauch einer gewissen Gasmasse entspricht, und der Reichweite) verwirrt wird, kann eine gleitende Korrekturrechnung des angezeigten Füllstands eingefügt werden.
Die Anzeige des anzuzeigenden Füllstands für den Fahrer hat typischerweise die Einheit Prozent [%]. Die tatsächlich getankte Tankmasse liegt typischerweise in Kilogramm vor. Eine beispielhafte Ausführung, wie der anzuzeigende Füllstand in Abhängigkeit vom tatsächlichen Füllstand berechnet werden kann, wird weiter unten mit Bezug auf die Figuren beschrieben werden.
Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1: ein Kraftfahrzeug,
Fig. 2: einen Zusammenhang zwischen anzuzeigendem Füllstand und tatsächlichem Füllstand beim Betanken, und Fig. 3: einen Zusammenhang zwischen anzuzeigendem Füllstand und tatsächlichem Füllstand bei Entnahme.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10, welches an einer Tankstelle 5 zum Betanken angeschlossen ist. Die Tankstelle 5 weist hierzu einen Betankungsschlauch 7 auf, welcher an einem Anschlussstutzen 12 des Kraftfahrzeugs 10 angeschlossen ist.
Das Kraftfahrzeug 10 weist eine Druckbehälteranordnung 15 auf, welche einen Druckbehälter 20, einen daran angeschlossenen Drucksensor 25, eine Steuerungsvorrichtung 30, eine erste Anzeigevorrichtung 32 und eine zweite Anzeigevorrichtung 34 umfasst. Der Drucksensor 25 kann einen Innendruck des Druckbehälters 20 ermitteln und stellt somit eine Vorrichtung zum Ermitteln eines tatsächlichen Füllstands dar. Ein hierfür anzeigender Wert wird an die Steuerungsvorrichtung 30 geliefert, welche den tatsächlichen Füllstand in einen anzuzeigenden Füllstand umrechnet, und zwar derart, wie dies nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 beschrieben wird. Der anzuzeigende Füllstand wird an der ersten Anzeigevorrichtung 32 als Prozentwert angezeigt. Des Weiteren führt die Steuerungsvorrichtung 30 auch eine Reichweitenberechnung durch, welche grundsätzlich auf dem tatsächlichen Füllstand basiert. Die entsprechende Reichweite wird in Kilometer auf der zweiten Anzeigevorrichtung 34 angezeigt. Die hier separat dargestellten Anzeigevorrichtungen 32, 34 können auch zusammengefasst werden.
Fig. 2 zeigt einen Zusammenhang zwischen anzuzeigendem Füllstand und einem tatsächlichen Füllstand, wobei hier sowohl die tatsächliche Füllung in Kilogramm wie auch ein zugehöriger Prozentwert des tatsächlichen Füllstands von 0 % bis 100 % angegeben ist.
Auf der horizontal angetragenen Achse des tatsächlichen Füllstands sind ein erster Füilpunkt FP1, ein zweiter Füllpunkt FP2 und ein dritter Füllpunkt FP3 angeordnet. Hierbei handelt es sich um vorgegebene Werte, welche fest einprogrammiert sein können oder auch tankstellenspezifisch angepasst werden können. Der dritte Füllpunkt FP3 liegt wie gezeigt bei einem tatsächlichen Füllstand von 95 %. Des Weiteren ist auch eine vollständige Befüllung, d.h. 100 % tatsächlicher Füllstand, angezeichnet. Diese liegt vorliegend bei 8,5 kg. Dies stellt einen lediglich beispielhaften Wert dar.
Unterhalb des ersten Füllpunkts FP1 entspricht der anzuzeigende Füllstand dem tatsächlichen Füllstand. Dies ist durch die gestrichelte Linie dargestellt. Zwischen erstem Füllpunkt FP1 und zweitem Füllpunkt FP2 mit zugeordneten Füllstandswerten FW1 und FW2 verläuft der anzuzeigende Füllstand in Abhängigkeit vom tatsächlichen Füllstand entlang einer Kennlinie, welche durchgezogen dargestellt ist. Die Kennlinie hat vorliegend einen linearen Verlauf mit einer Steigung > 1, wobei anzumerken ist, dass die Kennlinie auch anders ausgeführt sein kann. Im Bereich zwischen erstem Füllpunkt FP1 und zweitem Füilpunkt FP2 erfolgt somit eine Anpassung, welche dazu führt, dass ein sukzessive höherer Wert angezeigt wird als tatsächlich vorhanden ist. Zwischen zweitem Füllpunkt FP2 und dritem Füllpunkt FP3 verläuft der anzuzeigende Füllstand in Abhängigkeit vom tatsächlichen Füllstand wiederum linear, jedoch mit einer geringeren Steigung, was durch die gepunktete Kurve eingezeichnet ist. Oberhalb des driten Füllpunkts FP3 wird grundsätzlich ein anzuzeigender Füllstand von 100 % angezeigt, so dass eine weitere Betankung vom Fahrer nicht mehr erkannt werden kann.
Die gestrichelte Linie und die gepunktete Linie sind auch außerhalb derjenigen Bereiche, in welchen sie die tatsächliche Beziehung zwischen anzuzeigendem Füllstand und tatsächlichem Füllstand angeben, eingezeichnet. Die gestrichelte Linie entspricht der Identitätsfunktion. Die gepunktete Linie entspricht der Verbindung zwischen Nullpunkt und einem anzuzeigenden Füllstand von 100 % beim dritten Füllpunkt FP3.
Durch die beschriebene Ausführung wird erreicht, dass bereits eine Betankung bis zum driten Füllpunkt FP3 vom Fahrer als vollständige Betankung wahrgenommen wird und somit eine nicht vollständige Betankung, welche nach SAE-Norm zulässig ist, nicht als Fehler wahrgenommen wird.
Wie gezeigt hat der anzuzeigende Füllstand beim zweiten Füllpunkt FP2 den zweiten Füllstandwert FW2. Dieser liegt auf der gepunkteten Geraden, was bedeutet, dass sein Verhältnis zu 100 % demjenigen des zweiten Füllpunkts FP2 zum dritten Füllpunkt FP3 entspricht. Dadurch wird im oberen Bereich ein idealer Zusammenhang zwischen anzuzeigendem Füllstand und tatsächlichem Füllstand erreicht.
Fig. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen anzuzeigendem Füllstand und tatsächlichem Füllstand bei Entnahme. Dies kann beispielsweise während eines tatsächlichen aktiven Betriebs des Kraftfahrzeugs 10 erfolgen, oder auch während Ruhephasen außerhalb einer Betankung.
Der beim Betanken erreichte tatsächliche Füllstand wird nunmehr als vierter Füilpunkt FP4 definiert. Dieser kann somit nach jeder Betankung neu festgelegt werden. Zwischen dem vierten Füllpunkt FP4, bei welchem die Anzeige des anzuzeigenden Füllstands 100 % beträgt (als vierter Füllstandswert FW4 eingezeichnet), und einem fünften Füllpunkt FP5 verläuft der Zusammenhang zwischen anzuzeigendem Füllstand und tatsächlichem Füllstand linear entlang der durchgezogenen Linie, welche eine Steigung > 1 aufweist Somit fällt der anzuzeigende Füllstand stärker ab als der tatsächliche Füllstand, was eine sukzessive Angleichung an den tatsächlichen Füllstand bedeutet. Unterhalb des fünften Füllpunkts FP5 mit seinem fünften Füllstandswert FW5 entspricht der anzuzeigende Füllstand dem tatsächlichen Füllstand, so dass dem Fahrer eine realistische Rückmeldung über den tatsächlichen Füllstand gegeben wird, welcher ihm beispielsweise eine genauere Abschätzung der Reichweite erlaubt.
Sollte die Tankstelle beispielsweise aufgrund einer Fehlfunktion oder aufgrund eines kundenseitigen Eingriffs die Betankung bereits vor Erreichen des dritten Füllpunkts FP3 beenden, so kann auch eine Anpassung der Anzeige auf den tatsächlich erreichten Füllstand erfolgen. Dieser Übergang kann bevorzugt gefiltert bzw. zeitlich geglättet werden, um Sprünge in der Anzeige zu vermeiden. Eine solche Anpassung kann beispielsweise am Ende einer Betankung (kein Druckanstieg) erfolgen, während tankstellenseitig noch die Nachbereitungen wie ein Druckentlasten eines Betankungsschlauchs und ein Freigeben eines Zapfventils vorgenommen werden und der Kunde die Füllstandsanzeige in der Regel noch nicht beobachtet. Insgesamt kann durch die hier beschriebene Ausführung dem Fahrer eine möglichst passende Füllstandsanzeige gegeben werden, welche nur insoweit modifiziert ist, dass der Fahrer eine eventuell nicht vollständige, jedoch trotzdem der Norm entsprechende Betankung nicht als Fehlfunktion erkennt.
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. der/ein Druckbehälter, der/ein Sensor, etc.) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B. der mindestens eine Druckbehälter, der mindestens eine Sensor, 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.
Bezugszeichenliste:
FP: Füllpunkt FW: Füllstandswert 5: Tankstelle
7: Betankungsschlauch
10: Kraftfahrzeug
15: Druckbehälteranordnung
20: Druckbehälter
30: Steuerungsvorrichtung
32: erste Anzeigevorrichtung
34: zweite Anzeigevorrichtung

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Anzeigen eines Füllstands eines Druckbehälters (20), umfassend folgende Schritte:
- Messen eines tatsächlichen Füllstands des Druckbehälters (20),
- Berechnen eines anzuzeigenden Füllstands basierend auf dem tatsächlichen Füllstand, und
- Anzeigen des anzuzeigenden Füllstands mittels einer Anzeigevorrichtung (32), wobei beim Betanken zwischen einem ersten Füllpunkt (FP1) und einem zweiten Füllpunkt (FP2) der anzuzeigende Füllstand entsprechend einer vorgegebenen Kennlinie gegenüber dem tatsächlichen Füllstand erhöht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
- wobei beim Berechnen der anzuzeigende Füllstand im Vergleich zum tatsächlichen Füllstand erhöht wird oder gleichbleibt
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
- wobei das Berechnen beim Betanken unterschiedlich zum Berechnen bei Entnahme erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei beim Betanken unterhalb des ersten Füllpunkts (FP1) der anzuzeigende Füllstand dem tatsächlichen Füllstand entspricht.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei die Kennlinie zwischen einem ersten Füllstandswert (FW1) beim ersten Füllpunkt (FP1) und einem zweiten Füllstandswert (FW2) beim zweiten Füllpunkt (FP2) linear verläuft.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei beim Betanken zwischen dem zweiten Füllpunkt (FP2) und einem dritten Füllpunkt (FP3) der anzuzeigende Füllstand linear zwischen einem zweiten Füllstandswert (FW2) beim zweiten Füllpunkt (FP2) und 100 % beim dritten Füllpunkt (FP3) berechnet wird,
7. Verfahren nach Anspruch 6,
- wobei der zweite Füllstandswert (FW2) dem Verhältnis von zweitem Füllpunkt (FP2) zu drittem Füllpunkt (FP3) entspricht.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei die Kennlinie jedem tatsächlichen Füllstand einen anzuzeigenden Füllstand zuordnet
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei die Kennlinie ganz oder teilweise eine Steigung > 1 hat.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei die Kennlinie beim zweiten Füllpunkt (FP2) einen zweiten Füllstandswert (FW2) erreicht, welcher kleiner als 100 % ist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei nach jedem Betanken an einer Tankstelle (5) ein dabei erreichter maximaler tatsächlicher Füllstand abgespeichert wird, und
- beim nächsten Betanken der letzte an der jeweiligen Tankstelle (5) erreichte maximale tatsächliche Füllstand oder ein Wert, der basierend auf bislang an dieser Tankstelle (5) erreichten maximalen tatsächlichen Füllständen berechnet wird, als dritter Füllpunkt (FP3) verwendet wird und/oder als Füllpunkt, ab dem ein anzuzeigender Füllstand von 100 % berechnet wird, verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei beim Betanken oberhalb des zweiten Füllpunkts (FP2) oder oberhalb des dritten Füllpunkts (FP3) der anzuzeigende Füllstand 100 % ist.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei, falls nach dem Ende einer Betankung, ein vorgegebener tatsächlicher Füllstand nicht erreicht wurde, der tatsächliche Füllstand als anzuzeigender Füllstand verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei bei Entnahme der anzuzeigende Füllstand mittels eines vierten Füllpunkts (FP4) und eines fünften Füllpunkts (FP5) berechnet wird,
- wobei der vierte Füllpunkt (FP4) dem bei einer Betankung erreichten tatsächlichen Füllstand entspricht und wobei der fünfte Füllpunkt (FP5) vorgegeben ist,
- wobei zwischen dem fünften Füllpunkt (FP5) und dem vierten Füllpunkt (FP4) der anzuzeigende Füllstand linear zwischen 100 % beim vierten Füllpunkt (FP4) und einem fünften Füllstandswert (FW5) beim fünften Füllpunkt (FP5) verläuft.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
- wobei bei Entnahme unterhalb des fünften Füllpunkts (FP5) der anzuzeigende Füllstand dem tatsächlichen Füllstand entspricht.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei ferner eine Reichweite basierend auf dem tatsächlichen Füllstand berechnet und angezeigt wird.
17. Druckbehälteranordnung (15), umfassend
- einen Druckbehälter (20),
- eine Vorrichtung (25) zum Messen eines tatsächlichen Füllstands des
Druckbehälters (20),
- einen Anzeigevorrichtung (32, 34), und
- eine elektronische Steuerungsvorrichtung (30), welche dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
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