WO2023051987A1 - Refuelling device for a vehicle powered by hydrogen or a gaseous fuel, and method for operating a refuelling device for a vehicle powered by hydrogen or a gaseous fuel - Google Patents
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Abstract
The invention relates to a refuelling device (10) for a hydrogen-powered vehicle (F), comprising a refuelling hose (1) having a first connection device (AE1) and a second connection device (AE2), which are each arranged at an end of the refuelling hose (1) and connected to the refuelling hose (1), wherein the first connection device (AE1) can be connected to a first hydrogen-powered vehicle (F1) and the second connection device (AE2) can be connected to a second hydrogen-powered vehicle (F2).
Description
Beschreibung Description
Titel title
Betankungseinrichtung für ein mit Wasserstoff oder einem gasförmigen Kraftstoff angetriebenen Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Betankungseinrichtung für ein mit Wasserstoff oder einem gasförmigen Kraftstoff angetriebenen Fahrzeug Refueling device for a vehicle powered by hydrogen or a gaseous fuel and method for operating a refueling device for a vehicle powered by hydrogen or a gaseous fuel
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betankungseinrichtung für ein mit Wasserstoff oder einem gasförmigen Kraftstoff angetriebenen Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Betankungseinrichtung für ein mit Wasserstoff oder einem gasförmigen Kraftstoff angetriebenen Fahrzeug. The present invention relates to a refueling device for a vehicle powered by hydrogen or a gaseous fuel and a method for operating a refueling device for a vehicle powered by hydrogen or a gaseous fuel.
Stand der Technik State of the art
In Tanksystemen für Wasserstoff als Druckgas für Fahrzeuge werden meist derartige Systeme bereitgestellt, welche eine stationäre Tankstation aufweisen, welche mit mobilen Fahrzeugen zum Betanken dieser verbindbar sein kann. Um von einem stationären Tanksystem betankt werden zu können, müsste ein Fahrzeug jedoch den Ort dieses Tanksystems erreichen oder das Tanksystem müsste selbst bis zu dem Fahrzeug gelangen. Um die Betankung örtlich sowie zeitlich flexibler gestalten zu können, wäre die Möglichkeit einer mobilen Betankung am Ort des Fahrzeugs oder in einer unmittelbaren Nähe wünschenswert. In tank systems for hydrogen as compressed gas for vehicles, such systems are usually provided which have a stationary tank station which can be connected to mobile vehicles for refueling them. In order to be able to be refueled from a stationary tank system, however, a vehicle would have to reach the location of this tank system or the tank system itself would have to reach the vehicle. In order to make refueling more flexible in terms of location and time, the possibility of mobile refueling at the vehicle location or in the immediate vicinity would be desirable.
In der DE112006003013B4 wird ein Tank mit einer Armatur und einem Ventil beschrieben.
Offenbarung der Erfindung A tank with a fitting and a valve is described in DE112006003013B4. Disclosure of Invention
Die vorliegende Erfindung schafft eine Betankungseinrichtung für ein mit Wasserstoff oder einem gasförmigen Kraftstoff angetriebenen Fahrzeug nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer Betankungseinrichtung für ein mit Wasserstoff oder einem gasförmigen Kraftstoff angetriebenen Fahrzeug nach Anspruch 9. The present invention provides a refueling facility for a hydrogen or gaseous fuel vehicle according to claim 1 and a method of operating a refueling facility for a hydrogen or gaseous fuel vehicle according to claim 9.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Preferred developments are the subject of the dependent claims.
Vorteile der Erfindung Advantages of the Invention
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, eine Betankungseinrichtung für ein mit Wasserstoff oder einem gasförmigen Kraftstoff angetriebenen Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Betankungseinrichtung für ein Fahrzeug, etwa mit einem gasförmigen Kraftstoff oder Wasserstoff, anzugeben, wobei eine Betankung des Fahrzeugs mit Wasserstoff oder einem anderen gasförmigen Kraftstoff mobil und flexibler gestaltet werden kann. The idea on which the present invention is based is to specify a refueling device for a vehicle powered by hydrogen or a gaseous fuel and a method for operating a refueling device for a vehicle, for example with a gaseous fuel or hydrogen, wherein refueling the vehicle with hydrogen or a other gaseous fuel can be made mobile and more flexible.
Fahrzeuge mit einem Brennstoffzellensystem können liegen bleiben, wenn nicht rechtzeitig eine Wasserstofftankstelle aufgesucht, und/oder die Tanks aufgefüllt werden. Vehicles with a fuel cell system can break down if a hydrogen filling station is not visited in good time and/or the tanks are refilled.
Erfindungsgemäß umfasst die Betankungseinrichtung für ein mit Wasserstoff oder einem gasförmigen Kraftstoff angetriebenen Fahrzeug einen Betankungsschlauch, welcher eine erste Anschlusseinrichtung und eine zweite Anschlusseinrichtung umfasst, welche jeweils an einem Ende des Betankungsschlauchs angeordnet und mit dem Betankungsschlauch verbunden ist, und wobei die erste Anschlusseinrichtung mit einem ersten mit Wasserstoff oder einem gasförmigen Kraftstoff angetriebenen Fahrzeug verbindbar ist und die zweite Anschlusseinrichtung mit einem zweiten Fahrzeug verbindbar ist.
Das zweite Fahrzeug kann mit Wasserstoff, oder mit einem anderen Treibstoff betreibbar sein. Der andere gasförmige Kraftstoff kann CNG, LPG oder weiteres sein. According to the invention, the refueling device for a vehicle powered by hydrogen or a gaseous fuel comprises a refueling hose, which comprises a first connection device and a second connection device, each of which is arranged at one end of the refueling hose and is connected to the refueling hose, and the first connection device is connected to a first can be connected to a vehicle powered by hydrogen or a gaseous fuel and the second connection device can be connected to a second vehicle. The second vehicle can be operable with hydrogen or with another fuel. The other gaseous fuel can be CNG, LPG or others.
Der Betankungsschlauch kann aufgerollt werden und von einem der Fahrzeuge mitgeführt werden. Die beiden Anschlusseinrichtungen können einen universalen Standard erfüllen und an alle kompatiblen Fahrzeuge angeschlossen werden, vorteilhaft gleich oder verschieden sein. The refueling hose can be rolled up and carried by one of the vehicles. The two connection devices can meet a universal standard and can be connected to all compatible vehicles, advantageously be the same or different.
Die hier vorgeschlagene Erfindung bietet die Möglichkeit, wegen leeren Tanks liegen gebliebene, aber ansonsten funktionsfähige Fahrzeuge wieder soweit in einen fahrbereiten Zustand zu versetzen, dass eine Weiterfahrt zu einer H2- Tankstelle möglich ist. The invention proposed here offers the possibility of restoring vehicles that have broken down due to empty tanks but are otherwise functional to such an extent that they can be driven on to an H2 filling station.
Vorgeschlagen wird ein hochdruckbeständiger Betankungsschlauch (etwa mit einem Berstdruck von größer 700 bar) mit beidseitig angebrachten Tankstutzen, der an zwei mit Wasserstoff angetriebenen Fahrzeugen angeschlossen werden kann um die Tanks der Fahrzeuge zu verbinden. In den Tanks der beteiligten Fahrzeuge können dann unterschiedliche Drücke vorliegen. Der Druck am zu betankenden Fahrzeug kann deutlich niedriger sein als beim anderen Fahrzeug, welches betriebsbereit ist. Durch dieses Druckgefälle (beispielsweise von 500 bar auf 20 bar) kann Wasserstoff in das Fahrzeug mit dem leeren Tank übertragen werden. A high-pressure-resistant refueling hose (e.g. with a bursting pressure of more than 700 bar) with tank nozzles attached on both sides is proposed, which can be connected to two hydrogen-powered vehicles in order to connect the tanks of the vehicles. Different pressures can then exist in the tanks of the vehicles involved. The pressure on the vehicle to be refueled can be significantly lower than on the other vehicle that is ready for operation. This pressure drop (e.g. from 500 bar to 20 bar) allows hydrogen to be transferred to the vehicle with the empty tank.
Der Schlauch ist zusätzlich mit einem Steuergerät (Steuereinheit) verbunden, welches beispielsweise über einen Zigarettenanzünder (12 V) eines Fahrzeugs mit Spannung versorgt werden kann. Die Energieversorgung kann aber auch durch eine Batterie oder einen Akku erfolgen. The hose is also connected to a control unit (control unit), which can be supplied with voltage, for example, via a cigarette lighter (12 V) in a vehicle. However, the power supply can also be provided by a battery or an accumulator.
Das Steuergerät kann die etwaig vorhandenen Infrarot-Schnittstellen beider Fahrzeuge nutzen um den Übertrag von Wasserstoff zu überwachen.
Dabei kann die übertragene Menge durch direkte Massenstrommessung oder indirekte Messung des Druckgefälles und der bereits beschriebenen Temperaturen erfasst werden. The control unit can use the existing infrared interfaces of both vehicles to monitor the transfer of hydrogen. The amount transferred can be recorded by direct mass flow measurement or indirect measurement of the pressure drop and the temperatures already described.
Eine Verrechnung des übertragenen Wasserstoffs ist auf Basis der erfassten Menge zwischen den Fahrzeuginsassen möglich. Alternativ kann dies auch durch ein Online-Bezahlsystem erfolgen. Dabei kann ein vorgegebener Betrag zunächst auf ein virtuelles Konto transferiert werden, und erst nach diesem Übertrag kann das Ventil öffnen, womit die Befüllung des leeren Tanks erfolgen kann. Das Ventil kann dann automatisch beim Erreichen des vorgegebenen Betrags schließen. Kann wegen zu geringem Druck im Tank des abgebenden Fahrzeugs weniger Wasserstoff übertragen werden, wird auch nur ein anteiliger Betrag verrechnet. The hydrogen transferred can be offset between the vehicle occupants on the basis of the quantity recorded. Alternatively, this can also be done through an online payment system. A predetermined amount can first be transferred to a virtual account, and only after this transfer can the valve open, with which the empty tank can be filled. The valve can then close automatically when the specified amount is reached. If less hydrogen can be transferred due to insufficient pressure in the tank of the delivering vehicle, only a proportionate amount will be charged.
Notbetankungsschläuche der beschriebenen Art könnten z.B. von der Straßenwacht (ADAC...) oder auch in beliebigen Fahrzeugen mit Wasserstofftank mitgeführt werden. Emergency refueling hoses of the type described could, for example, be carried by the road patrol (ADAC...) or in any vehicle with a hydrogen tank.
Bei den beiden oder nur einer der Anschlusseinrichtungen kann es sich um eine Zapfpistole handeln, die in der Tanköffnung des ersten oder zweiten Fahrzeugs eingesteckt und/oder angeschlossen werden kann. The two or just one of the connection devices can be a fuel nozzle that can be inserted and/or connected in the tank opening of the first or second vehicle.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Betankungseinrichtung umfasst diese eine Mengenmesseinrichtung an dem ersten Fahrzeug und/oder an dem zweiten Fahrzeug oder an dem Betankungsschlauch, mittels welcher eine Menge des vom zweiten Fahrzeug an das erste Fahrzeug übermittelten Wasserstoffs ermittelbar ist. According to a preferred embodiment of the refueling device, this comprises a quantity measuring device on the first vehicle and/or on the second vehicle or on the refueling hose, by means of which a quantity of hydrogen transmitted from the second vehicle to the first vehicle can be determined.
Die Mengenmesseinrichtung kann ein optischer Sensor oder ein mechanischer Sensor sein, etwa ein Coriolis-Sensor oder ein Flussrad, mit welchem der Durchfluss und dessen Volumenfluss durch den Betankungsschlauch in einer bestimmten Zeiteinheit bestimmbar sein kann. Auf diese Weise kann auf die betankte Menge für das erste Fahrzeug und die Verringerung der Menge im zweiten Fahrzeug geschlossen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Betankungseinrichtung umfasst diese eine Steuereinrichtung, die mit einem Tankventil an dem zweiten Fahrzeug verbindbar ist und dazu eingerichtet ist, das Tankventil an dem zweiten Fahrzeug nach einer Betankungsvorgabe zu öffnen und/oder zu schließen und dadurch eine Betankung des ersten Fahrzeugs zu steuern. The quantity measuring device can be an optical sensor or a mechanical sensor, such as a Coriolis sensor or a flow wheel, with which the flow and its volume flow through the fueling hose can be determined in a specific unit of time. In this way, conclusions can be drawn about the amount refueled for the first vehicle and the reduction in the amount in the second vehicle. According to a preferred embodiment of the refueling device, this comprises a control device which can be connected to a tank valve on the second vehicle and is set up to open and/or close the tank valve on the second vehicle according to a refueling specification and thereby to refuel the first vehicle steer.
Das Tankventil kann vorteilhaft in Abhängigkeit von einer Tankbedingung geöffnet oder geschlossen werden, so etwa wenn eine Temperatur, ein Druck in dem Tank des zweiten Fahrzeugs oder in dem Betankungsschlauch einer Vorgabe (entsprechende Werte) für ein Betanken entsprechen. The tank valve can advantageously be opened or closed depending on a tank condition, such as when a temperature, a pressure in the tank of the second vehicle or in the refueling hose correspond to a specification (corresponding values) for refueling.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Betankungseinrichtung ist die Steuereinrichtung an dem Betankungsschlauch oder an der ersten Anschlusseinrichtung oder an der zweiten Anschlusseinrichtung angeordnet und umfasst eine Batterie oder ist mit einer Stromversorgung des ersten Fahrzeugs oder des zweiten Fahrzeugs verbindbar. According to a preferred embodiment of the refueling device, the control device is arranged on the refueling hose or on the first connection device or on the second connection device and includes a battery or can be connected to a power supply of the first vehicle or the second vehicle.
Daher kann eine Bestimmung der betankten Menge für das erste Fahrzeug durch eine Steuereinrichtung am Betankungsschlauch selbst erzielt werden, etwa mit einem Stromanschluss an eines der Fahrzeuge oder unabhängig von den Fahrzeugen über die Batterie. Therefore, a determination of the fueled amount for the first vehicle can be achieved by a control device on the fueling hose itself, for example with a power connection to one of the vehicles or independently of the vehicles via the battery.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Betankungseinrichtung ist die Steuereinrichtung mit der Mengenmesseinrichtung verbunden und die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, eine Menge des an das erste Fahrzeug abgegebenen Wasserstoffs zu überwachen. According to a preferred embodiment of the fueling device, the control device is connected to the quantity measuring device and the control device is set up to monitor a quantity of the hydrogen delivered to the first vehicle.
Die betankte Menge des Wasserstoffs kann vorteilhaft unabhängig von den Steuersystemen der Fahrzeuge ermittelt werden und zur Weiterbearbeitung dieser Information, etwa zum Tankstopp nach ausreichender Mindestbetankung und/oder zur Abrechnung der Tankmenge, genutzt werden. The amount of hydrogen filled up can advantageously be determined independently of the control systems of the vehicles and can be used for further processing of this information, for example when stopping to refuel after sufficient minimum refueling and/or for billing the amount of fuel.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Betankungseinrichtung umfasst diese zumindest einen Drucksensor und/oder zumindest einen Temperatursensor, welche in dem Betankungsschlauch und/oder in einem ersten
Tank des ersten Fahrzeugs und/oder in einem zweiten Tank des zweiten Fahrzeugs angeordnet sind, und über welche eine Temperatur und/oder ein Druck in dem Betankungsschlauch und/oder in dem ersten Tank und/oder in dem zweiten Tank überwachbar ist. According to a preferred embodiment of the refueling device, this comprises at least one pressure sensor and/or at least one temperature sensor, which is installed in the refueling hose and/or in a first Tank of the first vehicle and/or in a second tank of the second vehicle are arranged, and via which a temperature and/or a pressure in the refueling hose and/or in the first tank and/or in the second tank can be monitored.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Betankungseinrichtung ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet aus der Temperatur und/oder dem Druck in dem Betankungsschlauch und/oder in dem ersten Tank und/oder in dem zweiten Tank auf eine an das erste Fahrzeug abgegebene Menge des Wasserstoffs rückzuschließen. According to a preferred embodiment of the refueling device, the control device is set up to infer a quantity of hydrogen delivered to the first vehicle from the temperature and/or the pressure in the refueling hose and/or in the first tank and/or in the second tank.
Es können demnach die Temperaturverläufe in den Tanks der beiden Fahrzeuge und/oder im Schlauch bestimmt und/oder überwacht werden. Befinden sich diese innerhalb vorgegebener Grenzen kann ein Tankventil geöffnet werden, welches das Überströmen von Wasserstoff vom vollen in den leeren Tank ermöglicht. Accordingly, the temperature curves in the tanks of the two vehicles and/or in the hose can be determined and/or monitored. If these are within specified limits, a tank valve can be opened, which allows hydrogen to flow from the full to the empty tank.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Betankungseinrichtung ist die Mengenmesseinrichtung oder die Steuereinrichtung mit einem Bezahlsystem verbindbar und die Menge des übermittelten Wasserstoffs ist verrechenbar. According to a preferred embodiment of the fueling device, the quantity measuring device or the control device can be connected to a payment system and the quantity of hydrogen transmitted can be billed.
Durch das Bezahlsystem, etwa einer externen Daten plattform oder einem Server, kann die Abrechnung vorteilhaft schnell und einfach erfolgen, beispielsweise über Mobiltelefone oder Fahrzeugcomputer der Nutzer oder Fahrzeuge. The payment system, such as an external data platform or a server, allows billing to be carried out quickly and easily, for example via mobile phones or vehicle computers of the users or vehicles.
Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Betreiben einer Betankungseinrichtung für ein mit Wasserstoff oder einem gasförmigen Kraftstoff angetriebenen Fahrzeug ein Bereitstellen S1 einer erfindungsgemäßen Betankungseinrichtung; ein Erkennen S2 einer Notwendigkeit zum Betanken des ersten Fahrzeugs mit Wasserstoff oder einem gasförmigen Kraftstoff von dem zweiten Fahrzeug; ein Verbinden S3 des ersten Fahrzeugs mit dem zweiten Fahrzeug über den Betankungsschlauch; ein Öffnen S4 eines Tankventils am zweiten Fahrzeug und Betanken S5 des ersten Fahrzeugs mit Wasserstoff oder einem gasförmigen Kraftstoff.
Bei der Notwendigkeit zum Betanken kann es sich um einen nahezu leeren Wasserstofftank des ersten Fahrzeugs handeln, etwa wenn dessen Füllgrad unterhalb eines vorbestimmten Mindestwerts sinkt. According to the invention, in the method for operating a refueling device for a vehicle powered by hydrogen or a gaseous fuel, a refueling device according to the invention is provided S1; a detection S2 of a need for refueling the first vehicle with hydrogen or a gaseous fuel from the second vehicle; connecting S3 the first vehicle to the second vehicle via the refueling hose; opening S4 of a tank valve on the second vehicle and refueling S5 of the first vehicle with hydrogen or a gaseous fuel. When it is necessary to refuel, the hydrogen tank in the first vehicle can be almost empty, for example when its fill level falls below a predetermined minimum value.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine Menge des vom zweiten Fahrzeug an das erste Fahrzeug übermittelten Wasserstoffs ermittelt und/oder aus der Temperatur und/oder dem Druck in dem Betankungsschlauch und/oder in dem ersten Tank und/oder in dem zweiten Tank auf eine an das erste Fahrzeug abgegebene Menge des Wasserstoffs rückgeschlossen und die Menge des übermittelten Wasserstoffs verrechnet. According to a preferred embodiment of the method, a quantity of the hydrogen transmitted from the second vehicle to the first vehicle is determined and/or from the temperature and/or the pressure in the refueling hose and/or in the first tank and/or in the second tank the quantity of hydrogen delivered to the first vehicle is inferred and the quantity of hydrogen transmitted is offset.
Es kann vorteilhaft erreicht werden, dass das bestehende Volumen des Treibstoffs, etwa des Wasserstoffs, im Tank des zu betankenden Fahrzeugs, etwa des ersten Fahrzeugs, vor dem Betanken ermittelt wird. Dies kann durch einen Füllstandsmesser erfolgen, oder durch eine Messung von Druck und/oder Temperatur im Tank des zu betankenden Fahrzeugs und danach mit solchen bekannten Temperatur- und/oder Druckparametern verglichen werden welche, innerhalb einer bestimmten Abweichung, bei einem leeren oder annähernd leeren Tank im Fahrzeug vorherrschen sollten. Dabei kann der Tank selbst oder Zuleitungen zum Tank gemeint sein. Mit annähernd leerem Tank kann eine Minimalmenge an Treibstoff gemeint sein, die geringer als eine vorbestimmte Minimalmenge sein kann und beispielsweise nicht mehr zum Erreichen einer nächsten Tankstelle ausreicht. Wenn die besagten Druck- und/oder Temperaturwerte von den vorbestimmten Werten oder Wertebereichen abweichen, kann auf eine größere Restmenge an Treibstoff im Tank geschlossen werden und der Tankvorgang und/oder ein Öffnen des Tankventils blockiert werden. It can advantageously be achieved that the existing volume of the fuel, for example the hydrogen, in the tank of the vehicle to be refueled, for example the first vehicle, is determined before the refueling. This can be done using a level meter, or by measuring the pressure and/or temperature in the tank of the vehicle to be refueled and then comparing it with known temperature and/or pressure parameters which, within a certain deviation, are when the tank is empty or almost empty should prevail in the vehicle. This can mean the tank itself or the supply lines to the tank. An almost empty tank can mean a minimum amount of fuel that can be less than a predetermined minimum amount and, for example, is no longer sufficient to reach the next gas station. If the said pressure and/or temperature values deviate from the predetermined values or value ranges, it can be concluded that there is a larger residual amount of fuel in the tank and the refueling process and/or opening of the tank valve can be blocked.
Generell kann beim Anschließen und/oder Trennen des Betankungsschlauchs an/von den Fahrzeugen ein Druck im Betankungsschlauch verringert werden. Dazu kann für eine vorbestimmte Zeitdauer (im Rahmen von Sekunden oder Minuten) nach dem Betankungsprozess das Trennen des Betankungsschlauchs unterbunden werden, bis sich der Druck und eine bestimmte Menge Resttreibstoff in dem Betankungsschlauch abgebaut hat oder abgezogen worden
ist oder abgelassen worden ist. Dazu kann der Druck über ein Drosselventil definiert abgebaut werden bevor der Schlauch getrennt werden kann. In general, when connecting and/or disconnecting the fueling hose to/from the vehicles, a pressure in the fueling hose can be reduced. For this purpose, the disconnection of the refueling hose can be prevented for a predetermined period of time (within seconds or minutes) after the refueling process, until the pressure and a certain amount of residual fuel in the refueling hose has dissipated or been withdrawn is or has been drained. For this purpose, the pressure can be reduced in a defined manner via a throttle valve before the hose can be disconnected.
Die Betankungseinrichtung kann sich auch durch die in Verbindung mit dem Verfahren genannten Merkmale und dessen Vorteile auszeichnen und umgekehrt. The refueling device can also be distinguished by the features mentioned in connection with the method and its advantages, and vice versa.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Further features and advantages of embodiments of the invention result from the following description with reference to the accompanying drawings.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. The present invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments given in the schematic figures of the drawing.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Betankungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 shows a schematic representation of a refueling device according to an exemplary embodiment of the present invention;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Steuereinrichtung für eine Betankungseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 shows a schematic representation of a control device for a refueling device according to a further exemplary embodiment of the present invention;
Fig. 3 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Betreiben einer Betankungseinrichtung für ein mit Wasserstoff angetriebenes Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 3 shows a block diagram of method steps of the method for operating a refueling device for a hydrogen-powered vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente. In the figures, the same reference symbols denote the same elements or elements with the same function.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Betankungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 1 zeigt ein erstes Fahrzeug Fl, an welchem ein geringer Grad einer Betankung mit Wasserstoff vorliegt, oder welches sogar liegengeblieben ist. Das zweite Fahrzeug F2 kann daher, wenn auch über einen Wasserstofftank verfügend, zum Betanken des ersten Fahrzeugs Fl genutzt werden. Dazu kann eine erfindungsgemäße Betankungseinrichtung 10 genutzt werden, welche einen Betankungsschlauch 1 umfasst, welcher eine erste Anschlusseinrichtung AE1 und eine zweite Anschlusseinrichtung AE2 umfasst, welche jeweils an einem Ende des Betankungsschlauchs 1 angeordnet und mit dem Betankungsschlauch 1 verbunden ist, und wobei die erste Anschlusseinrichtung AE1 mit dem ersten mit Wasserstoff angetriebenen Fahrzeug Fl verbindbar ist und die zweite Anschlusseinrichtung AE2 mit dem zweiten mit Wasserstoff angetriebenen Fahrzeug F2 verbindbar ist. Der Betankungsschlauch 1 kann flexibel sein und die Distanz zwischen den beiden Tanköffnungen überbrücken, beispielsweise eine doppelte Fahrzeuglänge (des ersten oder zweiten Fahrzeugs) aufweisen. 1 shows a schematic representation of a refueling device according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a first vehicle F1 which is being refueled with hydrogen to a low degree or which has even broken down. The second vehicle F2 can therefore be used to refuel the first vehicle F1, even if it has a hydrogen tank. A refueling device 10 according to the invention can be used for this purpose, which comprises a refueling hose 1, which comprises a first connection device AE1 and a second connection device AE2, which are each arranged at one end of the refueling hose 1 and are connected to the refueling hose 1, and the first connection device AE1 can be connected to the first hydrogen-powered vehicle Fl and the second connection device AE2 can be connected to the second hydrogen-powered vehicle F2. The refueling hose 1 can be flexible and bridge the distance between the two tank openings, for example have twice the vehicle length (of the first or second vehicle).
Die Betankungseinrichtung 10 kann eine Mengenmesseinrichtung MR an dem ersten Fahrzeug Fl und/oder an dem zweiten Fahrzeug F2 oder an dem Betankungsschlauch 1 umfassen, mittels welcher eine Menge des vom zweiten Fahrzeug F2 an das erste Fahrzeug Fl übermittelten Wasserstoffs ermittelbar ist. Die Betankungseinrichtung 10 kann weiterhin eine Steuereinrichtung SE umfassen, die mit einem Tankventil an dem zweiten Fahrzeug F2 verbindbar ist und dazu eingerichtet ist, das Tankventil an dem zweiten Fahrzeug F2 nach einer Betankungsvorgabe zu öffnen und/oder zu schließen und dadurch eine Betankung des ersten Fahrzeugs Fl zu steuern. Die Steuereinrichtung SE kann an dem Betankungsschlauch 1 oder an der ersten Anschlusseinrichtung AE1 oder an der zweiten Anschlusseinrichtung AE2 angeordnet sein und eine Batterie umfassen oder mit einer Stromversorgung SV des ersten Fahrzeugs Fl oder des zweiten Fahrzeugs F2 verbindbar sein. The refueling device 10 can include a quantity measuring device MR on the first vehicle F1 and/or on the second vehicle F2 or on the refueling hose 1, by means of which a quantity of hydrogen transmitted from the second vehicle F2 to the first vehicle F1 can be determined. The refueling device 10 can further comprise a control device SE, which can be connected to a tank valve on the second vehicle F2 and is set up to open and/or close the tank valve on the second vehicle F2 according to a refueling specification and thereby to refuel the first vehicle to control fl. The control device SE can be arranged on the refueling hose 1 or on the first connection device AE1 or on the second connection device AE2 and can include a battery or can be connected to a power supply SV of the first vehicle F1 or the second vehicle F2.
Der Betankungsschlauch 1 kann ausreichend lang sein, um die Distanz zwischen zwei nebeneinander oder nacheinander abgestellten Fahrzeugen, zumindest bis zu deren Tanköffnungen, zu überbrücken, vorteilhaft mit einer Zusatzlänge von beispielsweise 10 % bis 30 % oder länger oder kürzer sein. Der Betankungsschlauch kann für einen Hochdruck, etwa höher als ein vorbestimmter Druck, ausgelegt sein. Es kann bei der Betankung von
Wasserstoff der Treibstoff (Wasserstoff) im Tank auf hohem Druckniveau gehalten werden, etwa höher als ein bestimmter Druck, beispielsweise über 700 bar. Der Tankinhalt (Treibstoff) kann dabei stark abgekühlt sein, beispielsweise auf - 40 °C oder ähnlich (darunter oder darüber), wodurch sich eine Wärmeentwicklung bei der Betankung in Grenzen halten kann. The refueling hose 1 can be long enough to bridge the distance between two vehicles parked next to one another or one behind the other, at least up to their tank openings, advantageously with an additional length of, for example, 10% to 30% or longer or shorter. The refueling hose can be designed for a high pressure, for example higher than a predetermined pressure. It can be used when refueling Hydrogen the fuel (hydrogen) are kept in the tank at a high pressure level, about higher than a certain pressure, for example over 700 bar. The contents of the tank (fuel) can have cooled down considerably, for example to - 40 °C or similar (below or above), which means that heat development during refueling can be kept within limits.
Es kann auf den Aufwand des Kühlens aber bei mobilen (Not-) Betankung mit dem Betankungsschlauch verzichtet werden. Dazu könnte es jedoch nötig sein, die Tanktemperatur des Empfänger-Fahrzeugs vor und/oder beim Betanken zu überwachen. Mittels weiteren vorhandenen Sensoren in den Fahrzeugen und Infrarot-Schnittstellen können Temperatur und Druck des Tanks des Empfängerfahrzeugs während des Tankvorgangs erfasst und dem Steuergerät übermittelt werden. However, the expense of cooling can be dispensed with in the case of mobile (emergency) refueling with the refueling hose. However, this may require monitoring the recipient vehicle's tank temperature before and/or during refueling. Using other sensors in the vehicles and infrared interfaces, the temperature and pressure of the recipient vehicle's tank can be recorded during the refueling process and transmitted to the control unit.
Bei Erreichen einer Grenztemperatur kann dann beispielsweise entweder abgebrochen oder der Durchfluss verringert und der Tankvorgang zeitlich gestreckt werden. Es kann dabei ein Ziel sein, das Fahrzeug wieder soweit fahrtüchtig zu bekommen, dass die Fahrt zur nächstgelegenen Tankstelle möglich wird und ein Abschleppen vermieden werden kann. Dabei kann bekannt sein oder ermittelt werden, beispielsweise durch Kenntnis der Position des zu betankenden Fahrzeugs (etwa das erste Fahrzeug), wo sich dieses befindet und die Entfernung zur Tankstelle und die Menge des nötigen Treibstoffs ermittelt oder abgeschätzt werden. Die Temperatur kann beim Befüllen ansteigen und die Grenztemperatur erreicht werden. Bei Erreichen eines Grenzwerts kann abgeschaltet oder gedrosselt werden When a limit temperature is reached, for example, the process can either be aborted or the flow reduced and the refueling process extended in time. One aim can be to get the vehicle drivable again so that it can be driven to the nearest gas station and towing can be avoided. It can be known or determined, for example by knowing the position of the vehicle to be refueled (such as the first vehicle), where it is located and the distance to the gas station and the amount of fuel required can be determined or estimated. The temperature can rise during filling and the limit temperature can be reached. When a limit value is reached, it can be switched off or throttled
Die Entfernung kann aus Daten eines Navigationssystems ermittelt werden. Dann kann diese bestimmte Menge an Treibstoff an das erste Fahrzeug betankt werden, etwa auch im Abgleich mit einem etwaig im Tank des ersten Fahrzeugs vorhandenen Rest an Treibstoff bei Beginn der Betankung, und ein Zusatz von beispielsweise 10 % dieser ermittelten und zu betankenden Menge zusätzlich betankt werden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Steuereinrichtung für eine Betankungseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. The distance can be determined from data from a navigation system. This specific amount of fuel can then be filled up in the first vehicle, for example in comparison with any remaining fuel in the tank of the first vehicle at the start of the fueling, and an addition of, for example, 10% of this determined amount to be fueled can also be fueled become. FIG. 2 shows a schematic representation of a control device for a refueling device according to a further exemplary embodiment of the present invention.
Die Fig. 2 zeigt dabei eine Verbindungsmöglichkeit der Steuereinrichtung SE mit zumindest einem Drucksensor DS und/oder zumindest einem Temperatursensor TS, welche die Betankungseinrichtung 10 umfassen kann, welche in dem Betankungsschlauch und/oder in oder an einem ersten Tank des ersten Fahrzeugs und/oder in oder an einem zweiten Tank des zweiten Fahrzeugs angeordnet sein können, und über welche eine Temperatur und/oder ein Druck in dem Betankungsschlauch und/oder in dem ersten Tank und/oder in dem zweiten Tank überwachbar ist. Die Steuereinrichtung SE kann dazu auch mit der Mengenmesseinrichtung MR verbunden sein, und mit einer Batterie (nicht gezeigt) oder mit einer externen oder fahrzeugseitigen Stromversorgung SV. Fig. 2 shows a possibility of connecting the control device SE to at least one pressure sensor DS and/or at least one temperature sensor TS, which can include refueling device 10, which is located in the refueling hose and/or in or on a first tank of the first vehicle and/or can be arranged in or on a second tank of the second vehicle, and via which a temperature and/or a pressure in the refueling hose and/or in the first tank and/or in the second tank can be monitored. For this purpose, the control device SE can also be connected to the quantity measuring device MR, and to a battery (not shown) or to an external or on-board power supply SV.
Die Steuereinrichtung SE kann dabei über Druckverläufe und/oder Temperaturverläufe in dem Betankungsschlauch und/oder in den Tanks der Fahrzeuge auf deren Füllstände und/oder Betankungsmengen schließen und mit einem Bezahlsystem BS oder Abrechnungssystem verbunden sein oder die Informationen über die betankte Menge an dieses weitergeben, wodurch die betankte Menge danach abgerechnet werden kann. The control device SE can use the pressure curves and/or temperature curves in the fueling hose and/or in the tanks of the vehicles to determine their filling levels and/or fueled quantities and be connected to a payment system BS or billing system or forward the information about the fueled quantity to this. whereby the amount refueled can then be billed.
Fig. 3 zeigt eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Betreiben einer Betankungseinrichtung für ein mit Wasserstoff angetriebenes Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. FIG. 3 shows a block diagram of method steps of the method for operating a refueling device for a hydrogen-powered vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
Bei dem Verfahren zum Betreiben einer Betankungseinrichtung für ein mit Wasserstoff angetriebenes Fahrzeug erfolgt ein Bereitstellen S1 einer erfindungsgemäßen Betankungseinrichtung; ein Erkennen S2 einer Notwendigkeit zum Betanken des ersten Fahrzeugs mit Wasserstoff von dem zweiten Fahrzeug; ein Verbinden S3 des ersten Fahrzeugs mit dem zweiten Fahrzeug über den Betankungsschlauch; ein Öffnen S4 eines Tankventils am zweiten Fahrzeug und Betanken S5 des ersten Fahrzeugs mit Wasserstoff.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
In the method for operating a fueling device for a hydrogen-powered vehicle, a fueling device according to the invention is provided S1; a detection S2 of a need for refueling the first vehicle with hydrogen from the second vehicle; connecting S3 the first vehicle to the second vehicle via the refueling hose; opening S4 of a tank valve on the second vehicle and refueling S5 of the first vehicle with hydrogen. Although the present invention has been fully described above with reference to the preferred exemplary embodiment, it is not restricted thereto but can be modified in a variety of ways.
Claims
1. Betankungseinrichtung (10) für ein mit Wasserstoff oder mit einem gasförmigen Kraftstoff angetriebenes Fahrzeug (F), umfassend 1. Refueling device (10) for a vehicle (F) powered by hydrogen or a gaseous fuel, comprising
- einen Betankungsschlauch (1), welcher eine erste Anschlusseinrichtung (AE1) und eine zweite Anschlusseinrichtung (AE2) umfasst, welche jeweils an einem Ende des Betankungsschlauchs (1) angeordnet und mit dem Betankungsschlauch (1) verbunden ist, und wobei die erste Anschlusseinrichtung (AE1) mit einem ersten mit Wasserstoff oder mit einem gasförmigen Kraftstoff angetriebenen Fahrzeug (Fl) verbindbar ist und die zweite Anschlusseinrichtung (AE2) mit einem zweiten Fahrzeug (F2) verbindbar ist. - a refueling hose (1), which comprises a first connection device (AE1) and a second connection device (AE2), which are each arranged at one end of the refueling hose (1) and are connected to the refueling hose (1), and wherein the first connection device ( AE1) can be connected to a first vehicle (Fl) powered by hydrogen or a gaseous fuel, and the second connection device (AE2) can be connected to a second vehicle (F2).
2. Betankungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, welche eine Mengenmesseinrichtung (MR) an dem ersten Fahrzeug (Fl) und/oder an dem zweiten Fahrzeug (F2) oder an dem Betankungsschlauch (1) umfasst, mittels welcher eine Menge des vom zweiten Fahrzeug (F2) an das erste Fahrzeug (Fl) übermittelten Wasserstoffs ermittelbar ist. 2. Refueling device (10) according to claim 1, which comprises a quantity measuring device (MR) on the first vehicle (Fl) and/or on the second vehicle (F2) or on the refueling hose (1), by means of which a quantity of the second vehicle (F2) to the first vehicle (F1) transmitted hydrogen can be determined.
3. Betankungseinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, welche eine Steuereinrichtung (SE) umfasst, die mit einem Tankventil an dem zweiten Fahrzeug (F2) verbindbar ist und dazu eingerichtet ist, das Tankventil an dem zweiten Fahrzeug (F2) nach einer Betankungsvorgabe zu öffnen und/oder zu schließen und dadurch eine Betankung des ersten Fahrzeugs (Fl) zu steuern. 3. Refueling device (10) according to claim 1 or 2, which comprises a control device (SE) which can be connected to a tank valve on the second vehicle (F2) and is set up to activate the tank valve on the second vehicle (F2) according to a refueling specification to open and / or close and thereby to control a refueling of the first vehicle (Fl).
4. Betankungseinrichtung (10) nach Anspruch 3, bei welcher die Steuereinrichtung (SE) an dem Betankungsschlauch (1) oder an der ersten Anschlusseinrichtung (AE1) oder an der zweiten Anschlusseinrichtung (AE2) angeordnet ist und eine Batterie umfasst oder mit einer Stromversorgung des ersten Fahrzeugs (Fl) oder des zweiten Fahrzeugs (F2) verbindbar ist. 4. Refueling device (10) according to Claim 3, in which the control device (SE) is arranged on the refueling hose (1) or on the first connection device (AE1) or on the second connection device (AE2) and comprises a battery or is connected to a power supply for the first vehicle (Fl) or the second vehicle (F2) can be connected.
5. Betankungseinrichtung (10) nach Anspruch 3 oder 4, soweit rückbezogen auf Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung (SE) mit der Mengenmesseinrichtung (MR) verbunden ist und die Steuereinrichtung (SE) dazu eingerichtet ist, eine Menge des an
das erste Fahrzeug (Fl) abgegebenen Wasserstoffs zu überwachen. 5. refueling device (10) according to claim 3 or 4, when dependent on claim 2, wherein the control device (SE) is connected to the quantity measuring device (MR) and the control device (SE) is adapted to a quantity of to monitor the first vehicle (Fl) emitted hydrogen.
6. Betankungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, welche zumindest einen Drucksensor (DS) und/oder zumindest einen Temperatursensor (TS) umfasst, welche in dem Betankungsschlauch (1) und/oder in einem ersten Tank des ersten Fahrzeugs (Fl) und/oder in einem zweiten Tank des zweiten Fahrzeugs (F2) angeordnet sind, und über welche eine Temperatur und/oder ein Druck in dem Betankungsschlauch (1) und/oder in dem ersten Tank und/oder in dem zweiten Tank überwachbar ist. 6. Refueling device (10) according to one of the preceding claims 1 to 5, which comprises at least one pressure sensor (DS) and/or at least one temperature sensor (TS) which is installed in the refueling hose (1) and/or in a first tank of the first vehicle (Fl) and/or in a second tank of the second vehicle (F2), and via which a temperature and/or a pressure in the refueling hose (1) and/or in the first tank and/or in the second tank can be monitored is.
7. Betankungseinrichtung (10) nach Anspruch 6, soweit rückbezogen auf Anspruch 3, bei welcher die Steuereinrichtung (SE) dazu eingerichtet ist aus der Temperatur und/oder dem Druck in dem Betankungsschlauch (1) und/oder in dem ersten Tank und/oder in dem zweiten Tank auf eine an das erste Fahrzeug abgegebene Menge des Wasserstoffs rückzuschließen. 7. refueling device (10) according to claim 6, insofar as dependent on claim 3, in which the control device (SE) is set up from the temperature and/or the pressure in the refueling hose (1) and/or in the first tank and/or in the second tank to infer an amount of hydrogen delivered to the first vehicle.
8. Betankungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 oder 7, wobei die Mengenmesseinrichtung (MR) oder die Steuereinrichtung (SE) mit einem Bezahlsystem verbindbar ist und die Menge des übermittelten Wasserstoffs verrechenbar ist. 8. refueling device (10) according to one of claims 2 or 7, wherein the quantity measuring device (MR) or the control device (SE) can be connected to a payment system and the amount of hydrogen transmitted can be billed.
9. Verfahren zum Betreiben einer Betankungseinrichtung (10) für ein mit Wasserstoff oder einem gasförmigen Kraftstoff angetriebenen Fahrzeug (F), umfassend die Schritte: 9. A method for operating a refueling device (10) for a vehicle (F) powered by hydrogen or a gaseous fuel, comprising the steps:
- Bereitstellen (Sl) einer Betankungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8; - Providing (Sl) a refueling device (10) according to any one of claims 1 to 8;
- Erkennen (S2) einer Notwendigkeit zum Betanken des ersten Fahrzeugs (Fl) mit Wasserstoff oder einem gasförmigen Kraftstoff von dem zweiten Fahrzeug ( F2) ; - Recognition (S2) of a need to refuel the first vehicle (F1) with hydrogen or a gaseous fuel from the second vehicle (F2);
- Verbinden (S3) des ersten Fahrzeugs (Fl) mit dem zweiten Fahrzeug (F2) über den Betankungsschlauch (1); - Connecting (S3) the first vehicle (Fl) to the second vehicle (F2) via the refueling hose (1);
- Öffnen (S4) eines Tankventils am zweiten Fahrzeug (F2) und Betanken (S5) des ersten Fahrzeugs (Fl) mit Wasserstoff oder einem gasförmigen Kraftstoff. - Opening (S4) of a tank valve on the second vehicle (F2) and refueling (S5) of the first vehicle (Fl) with hydrogen or a gaseous fuel.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem eine Menge des vom zweiten Fahrzeugs (F2) an das erste Fahrzeug (Fl) übermittelten Wasserstoffs ermittelt wird
- 15 - und/oder aus der Temperatur und/oder dem Druck in dem Betankungsschlauch (1) und/oder in dem ersten Tank und/oder in dem zweiten Tank auf eine an das erste Fahrzeug abgegebene Menge des Wasserstoffs rückgeschlossen wird und die Menge des übermittelten Wasserstoffs verrechnet wird.
10. The method as claimed in claim 9, in which a quantity of the hydrogen transmitted from the second vehicle (F2) to the first vehicle (F1) is determined - 15 - and/or from the temperature and/or the pressure in the refueling hose (1) and/or in the first tank and/or in the second tank, conclusions are drawn about a quantity of hydrogen delivered to the first vehicle and the quantity of transmitted hydrogen is charged.
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