WO2024099695A1 - Gas tank system and method for monitoring filling of a gas tank system - Google Patents

Gas tank system and method for monitoring filling of a gas tank system Download PDF

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WO2024099695A1
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Christian Kuhnert
Birgit LENZ
Stefan Kieferle
Markus Strasser
Nicolas WUSSLER
Martin Schwab
Christian Schugger
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Robert Bosch Gmbh
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    • F17C2270/0165Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0184Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a gas tank system and various methods for monitoring a filling of gas tank systems with one or more tanks.
  • Fuel cells are increasingly being used as energy converters, including in vehicles, to convert chemical energy stored in a fuel such as hydrogen together with oxygen directly into electrical energy.
  • Fuel cells have an anode, a cathode and an electrolytic membrane arranged between the anode and cathode. The fuel is oxidized at the anode and the oxygen is reduced at the cathode.
  • the fuel is usually supplied to the fuel cell via a pipe system from a tank in which the gaseous fuel is stored at high pressure.
  • a separating or shut-off valve is usually provided between the tank and a high-pressure part of the pipe system.
  • the high-pressure part is also typically connected to a pipe part connected to the fuel cell via a flow control valve.
  • US 10 030 816 B2 discloses a method and a system for filling a gas tank system. Disclosure of the invention
  • the present invention provides a method for monitoring the filling of a gas tank system with the features of claim 1, a method for monitoring the filling of a gas tank system with the features of claim 2, a method for monitoring the filling of a gas tank system with the features of claim 5, a method for monitoring the filling of a gas tank system with the features of claim 6 and a method for monitoring the filling of a gas tank system with the features of claim 7 as well as a gas tank system with the features of claim 10.
  • One idea underlying the invention is to detect an inadmissibly high pressure loss during the filling of a tank in a valve device that connects a high-pressure line system to the tank. Such inadmissible pressure losses in the valve device lead to underfilling of the tank. In particular in systems with several tanks, this can result in undesirable pressure equalization processes after the end of the filling.
  • the pressure loss is detected, in particular by recording the pressure in the high-pressure line system during filling and additionally evaluating a thermodynamic state variable in the tank or tanks during filling, by recording the pressure in the high-pressure line system and additionally evaluating a thermodynamic state variable in the tank or tanks before and after filling, by evaluating a temperature development in the several tanks after filling with subsequent removal of gas from the tanks or by evaluating the pressure curve in the high-pressure line system after filling with subsequent removal of gas from the tanks.
  • an error signal is generated by means of an electronic control device. This can include, for example, writing an entry in a data memory and/or issuing a warning signal.
  • One advantage of the invention is that the presence of valve devices whose permeability is reduced and which therefore make it difficult to completely fill the respective tank can be detected quickly and effectively.
  • the respective valve devices can advantageously be localized.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a hydraulic circuit diagram of a fuel cell system with a gas tank system according to an embodiment of the invention
  • Fig. 2 is a flow chart of a method according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 3 is a flow chart of a method according to another embodiment of the invention.
  • Fig. 4 is a flow chart of a method according to another embodiment of the invention.
  • Fig. 5 is a flow chart of a method according to another embodiment of the invention.
  • Fig. 6 is a flow chart of a method according to another embodiment of the invention.
  • the same reference symbols designate identical or functionally identical components, unless otherwise stated.
  • Fig. 1 shows a schematic of a fuel cell system 200 that can be used in a vehicle, for example.
  • the fuel cell system 200 comprises a gas tank system 100 and a consumer system 205.
  • the consumer system 205 has a fuel cell arrangement 210.
  • the fuel cell arrangement 210 has at least one fuel cell, but preferably several fuel cells connected electrically in series, which are designed to convert chemical energy stored in a gaseous fuel, such as hydrogen, together with oxygen directly into electrical energy.
  • the fuel cell arrangement 210 has a fuel supply connection 211, via which gaseous fuel can be supplied to the fuel cell arrangement 210, in particular to an anode of the at least one fuel cell.
  • the gas tank system 100 is explained below in connection with the fuel cell system 200, but is not limited to this use.
  • the gas tank system 100 has a plurality of tanks 1, a high-pressure line system 2, a number of first valve devices 3 corresponding to the number of tanks 1, an optional flow control device 5, a first pressure sensor 4 and a control device 6.
  • the gas tank system 100 also has a refueling connection or supply connection 20.
  • each tank 1 can be equipped with a second pressure sensor 7 and/or with a temperature sensor 9.
  • a gas tank system 100 with three tanks 1A, 1B, 1C is shown purely as an example. However, the invention is not limited to this. In general, at least two tanks 1 can be provided, although more than three tanks 1 can also be provided. Each tank 1 is designed to store gas, in particular hydrogen. For example, each tank 1 can be designed to store gas at a pressure of up to 800 bar.
  • the high-pressure line system 2 can in particular have a connecting line 21, a plenum 24 connected to the connecting line 21 and a number of connecting lines 23 corresponding to the number of tanks 1, each of which connects the plenum 24 to the respective tank 1. As shown in Fig.
  • the first tank 1A can thus be connected to the plenum 24 via a first connecting line 23A, the second tank 1B via a second connecting line 23B and the third tank 1C via a third connecting line 23C.
  • the connecting line 21 connects the plenum 24 to the consumer system 205.
  • a supply line 22 can also be provided, which is connected to the plenum 24 and the optional supply device 20.
  • the first valve devices 3 can each have a switchable solenoid valve 3 that can be switched between a closed state and an open state. In general, each first valve device 3 can be switched between a closed state and an open state. Optionally, each first valve device 3 can also have a filter 30, as shown schematically in Fig. 1. As shown schematically in Fig. 1, each valve device 3 is arranged between the tank 1 and the high-pressure line system 2. For example, each first valve device 3 can be arranged in a respective connecting line 23, as shown by way of example in Fig. 1. In the open state, the respective first valve device 3 connects the respective tank 1 to the high-pressure line system 2. In the closed state, the respective first valve device 3 separates the tank 1 and the high-pressure line system 2 from one another.
  • the optional flow control device 5 can also be switched between a closed state and an open state.
  • the flow control device 5 can also be referred to as a pressure regulator and is generally designed to vary a gas flow or a pressure of the flowing gas.
  • the flow control device 5 can have a second valve device, e.g. in the form of a solenoid valve, which can be switched between the closed state and the open state.
  • the flow control device is arranged between the consumer system 205 and the high-pressure line system 2, in particular between the consumer system 205 and the connecting line 21.
  • the flow control device 5 In the open state, the flow control device 5 connects the consumer system 205 to the high-pressure line system 2.
  • the closed state the flow control device 5 separates the consumer system 205 and the high-pressure line system 2 from one another.
  • the tanks 1 are thus connected in parallel to one another to the high-pressure line system 2 or are connected to it.
  • the tanks 1 jointly supply a gas mass flow to the consumer system 205.
  • the supply line 22 is connected to the supply connection 20, which can be designed, for example, as a plug connection for a tank nozzle. As shown in Fig. 1, a check valve 8 can be arranged in the supply line 22, which closes the supply connection 20 against gas escaping from the high-pressure line system 2. Gas from a supply source, e.g. a gas station, can be supplied to the tanks 1 via the supply connection 20 through the high-pressure line system 2 when the first valve devices 3 are open in a filling process.
  • a supply source e.g. a gas station
  • the first pressure sensor 4 is connected to the high-pressure line system 2 and is configured to detect a pressure in the high-pressure line system 2. As shown in Fig. 1, the pressure sensor 4 can, for example, detect a pressure in the plenum 24.
  • the second pressure sensors 7 are assigned to the tanks 1, with each second pressure sensor 7 being designed to detect a pressure in a respective tank 1.
  • the temperature sensors 9 can be assigned to the tanks 1, with each temperature sensor 9 being designed to detect a pressure in a respective tank 1.
  • the temperature sensors 9 are not necessarily arranged in the interior of the tank 1, as shown purely by way of example in Fig. 1, but can also be arranged on the outside of the tank 1, in which case Case a temperature in tank 1 is approximately determined based on the values recorded by temperature sensor 9.
  • the control device 6 is shown only schematically as a block in Fig. 1 and is implemented as an electronic control device 6.
  • the control device 6 can have a computing unit 61, such as a CPU, an ASIC, an FPGA or the like, and a data memory 62, in particular a non-volatile data memory such as a flash memory, an SD memory or the like, which can be read by the computing unit 61.
  • the control device 6 is connected to the first valve device 3, optionally to the flow control device 5 and to the pressure sensor 4 in a signal-conducting manner, for example by wire, such as via a bus system.
  • a wireless connection can also be provided, e.g. via WiFi or the like.
  • the control device 6 is designed to cause the gas tank system 100 to carry out one of the methods U, V, W, X, Y shown in Figs. 2 to 6 for monitoring the filling of the gas tank system 100.
  • software can be stored in the data memory 62 that can be executed by the computing unit 61 in order to cause the system 100 to carry out the respective method U, V, W, X, Y.
  • gas from a supply source e.g. a gas station
  • gas from a supply source can be supplied to the tanks 1 via the supply connection 20 through the high-pressure line system 2 when the first valve devices 3 are open during a filling process. It is desirable that all tanks 1 store essentially the same mass of gas at the end of the filling process.
  • pressure losses naturally occur at the first valve devices 3. If the pressure loss at one of the valve devices 3 becomes large, in particular significantly larger than at the other valve devices 3, this can lead to a desired filling quantity not being reached in the respective tank. Unacceptably high pressure losses can occur, for example, if the permeability of the filter 30 of the respective first valve device 3 is reduced.
  • Fig. 2 shows a sequence of a method U for monitoring the filling of a gas tank system 100.
  • the method U can be carried out on the gas tank system 100 shown in Fig. 1 and is explained below with reference to Fig. 1.
  • the method U can also be carried out in a system with only one tank 1.
  • step U1 gas is supplied to the tanks 1 via the high-pressure line system 2.
  • the first valve devices 3 are in the open state.
  • a first pressure in the high-pressure line system 2 is recorded over a predetermined recording period during the supply (step M1) of gas into the tank 1.
  • the first pressure can be continuously recorded by the first pressure sensor 4 and transmitted to the control device 6.
  • the control device 6 can thus record a temporal pressure curve of the pressure in the high-pressure line system 2.
  • the recording period can, for example, extend from the start of the gas supply in step M1 to a point in time at which the gas supply to the high-pressure line system 2 is terminated.
  • the recording period can comprise a discrete period of time, e.g. of more than 10 seconds, which lies between the time of the start and the end of the gas supply to the high-pressure line system 2.
  • a pressure gradient in the high-pressure line system is determined from the detected pressure, e.g. by means of the control device 6.
  • a pressure gradient can be formed for certain time periods, e.g. for time periods of 5 seconds each, of the detection period.
  • step U41 a second pressure in the tank 1 or the tanks 1 is recorded during the recording period, in particular continuously. This can be done, for example, by means of the second pressure sensors 7, which transmit the recorded pressure values to the control device 6.
  • the control device 6 can thus record a pressure curve in the tank 1 over the recording period.
  • step U42 a temperature in the tank 1 or the tanks 1 can be recorded during the recording period and transmitted to the control device 6, in particular continuously.
  • the control device 6 can thus record a temperature profile in the tank 1 over the recording period.
  • a pressure difference between the first and second pressures is determined.
  • the control device 6 can form a difference between the first and second pressures for all values of the first and second pressures detected during the detection period.
  • a temperature change during the detection period is determined.
  • the control device 6 can form a difference between the temperature at the end of the detection period and the temperature at the beginning of the detection period.
  • step U61 the determined pressure difference is compared with a pressure threshold value that depends on the first pressure and the pressure gradient.
  • the determined pressure difference is representative of a pressure loss at the respective first valve device 3.
  • the pressure losses vary depending on the flow speed and density of the gas. This is taken into account by the dependency of the pressure threshold value, which represents a maximum permissible pressure loss.
  • a functional relationship can be stored in the data memory 62 that describes the dependency of the pressure threshold value on the first pressure and the pressure gradient and with the help of which the computing unit 61 can calculate the respective pressure threshold value.
  • a look-up table can also be stored in the data memory 62 in which a specific pressure threshold value is assigned to a value of the pressure gradient and a value of the first pressure.
  • the Comparison step U62 can be carried out, for example, for each time period for which a pressure gradient is determined.
  • step M7 If this is not the case, as shown in Fig. 2 by the symbol, the method U can be terminated, for example (block E).
  • step U62 the determined temperature change is compared with a temperature change threshold value that is dependent on the first pressure and the pressure gradient, e.g. by the control device 6.
  • the temperature change also represents the pressure losses occurring at the respective valve device 3, with the temperature change being smaller the greater the pressure loss.
  • the pressure loss is also dependent on the flow velocity and the density of the gas.
  • the temperature change threshold value can therefore vary depending on the first pressure and the pressure gradient.
  • a functional relationship can be stored in the data memory 62 that describes the dependence of the temperature threshold value on the first pressure and the pressure gradient and with the aid of which the computing unit 61 can calculate the respective temperature threshold value.
  • a look-up table can also be stored in the data memory 62 in which a specific temperature threshold value is assigned to a value of the pressure gradient and a value of the first pressure.
  • the step U62 can be carried out individually for each tank 1.
  • the temperature change determined for the respective tank 1 can be compared with a temperature change threshold value that is individual for this tank 1 or with a threshold value that is valid for all tanks 1.
  • a maximum permissible difference in the temperature changes in the individual tanks 1 is used as the temperature change threshold value, and the comparison U62 of the determined temperature change with the temperature change threshold value involves determining a difference in the temperature changes of the individual tanks 1 and comparing it with the maximum permissible difference. This means that it is checked whether the individual tanks 1 heat up to different degrees.
  • the control device 6 can compare the individual temperature changes of the tanks 1 with one another and calculate a difference between the largest and the smallest of the determined temperature changes and compare this difference with a threshold value in the form of a maximum permissible difference. This makes it easy to determine, in particular with an algorithm that requires little computing power, the tank 1 and the associated valve device 3 at which the greatest pressure loss occurs.
  • step U61 Analogous to step U61, the method U proceeds in step U62 to step U7 if the determined temperature change falls below the temperature change threshold, as shown in Fig. 2 by the symbol “+”, or, if this is not the case, to block E, as shown in Fig. 2 by the symbol is marked.
  • step U7 i.e. in the event that the determined pressure difference exceeds the pressure threshold or the determined temperature change falls below the temperature change threshold, the control device 6 generates an error signal.
  • this can include writing an error entry into the data memory 62 by the computing unit 61.
  • the control device 6, in particular the computing device can output a warning signal, e.g. in the form of an acoustic or optical warning signal.
  • steps U61, U62 in the case of multiple tanks 1, the temperature changes or pressure differences determined individually for each tank 1 and the associated first valve device 3 are compared with threshold values.
  • generating the error signal in step U7 can also include writing information identifying the tank 1 and the associated first valve device 3 together with the error entry into the data memory 62.
  • the error entry can contain an index that identifies the tank 1 and the associated first valve device 3.
  • Fig. 3 shows an example of a further method V for monitoring the filling of a gas tank system 100, which is described below by way of example with reference to the system 100 explained in Fig. 1.
  • the method U can also be carried out in a system with only one tank 1.
  • a first pressure is detected in the high-pressure line system 2.
  • the first pressure can be continuously detected by the first pressure sensor 4 and transmitted to the control device 6.
  • the control device 6 can thus record a temporal pressure curve of the pressure in the high-pressure line system 2.
  • step V2 a first temperature in the tank 1 or in each tank 1 is recorded, in particular by means of the temperature sensors 9, e.g. continuously.
  • the recorded temperature can be transmitted to the control device 6.
  • the control device 6 can thus record a temperature profile in the tank 1.
  • step V3 gas is supplied to the tank 1 or the tanks 1 via the high-pressure line system 2, i.e. in a state in which the first valve devices 3 are open.
  • gas is supplied to the high-pressure line system 2 at the supply device 20 from a supply source and the high-pressure line system 2 passes the gas on to the tanks 1.
  • the flow control device 5 is preferably closed.
  • the first temperature and the first pressure can be detected in particular before the start of the gas supply in the high-pressure line system 2, in particular in a state in which the first valve devices 3 are open and the flow control device 5 is closed.
  • a pressure that is stationary in this state can be detected as the first pressure, and the temperature that is stationary as the first temperature.
  • step V4 the gas supply to the high-pressure line system 2 is stopped.
  • control device 6 can output a control signal to an interface (not shown) which communicates with a control of the supply source in order to stop the gas supply.
  • the gas supply can be stopped when a predetermined pressure is reached in the high-pressure line system 2.
  • step V5 after stopping the gas supply in step V4, a second pressure in the high-pressure line system 2 is detected, e.g. by means of the first pressure sensor 4.
  • step V6 a second temperature is recorded in the tank 1 after the gas supply has been stopped 1 (step V4).
  • the first valve devices 3 can be opened and the flow control device 5 can be closed.
  • the pressure that is stationary in this state can be recorded as the second pressure, and the temperature that is stationary as the second temperature.
  • a pressure change in the high-pressure line system 2 is determined from the first and second pressures and a temperature change in the tank 1 or in each is determined from the first and second temperatures.
  • the control device 6 can form a pressure difference for the high-pressure line system 2 and an individual temperature difference for each tank 1, which corresponds to the respective temperature change.
  • a comparison is made, e.g. by means of the control device 6, of the determined temperature change with a temperature change threshold value dependent on the determined pressure change.
  • the temperature change threshold value can additionally depend on one or more of the following boundary conditions: the first pressure, the first temperature, the ambient temperature. The latter can be detected e.g. by means of a further temperature sensor (not shown) and transmitted to the control device 6.
  • a functional relationship can be stored which determines the Dependence of the temperature change threshold value on the pressure change and, if applicable, on the other boundary conditions and with the aid of which the computing unit 61 can calculate the respective temperature change threshold value.
  • a look-up table can be stored in the data memory 62 in which a specific temperature change threshold value is assigned to the values of the boundary conditions.
  • step V8 If the comparison in step V8 shows that the determined temperature change falls below the temperature change threshold value, as shown in Fig. 3 by the symbol "+”, the method proceeds to step V9. Otherwise, as shown in Fig. 3 by the symbol , the method V can be terminated, for example (block E).
  • Step V8 can be carried out individually for each tank 1.
  • the temperature change determined for the respective tank 1 can be compared with a temperature change threshold value that is individual for this tank 1 or with a threshold value that is valid for all tanks 1.
  • a maximum permissible difference in the temperature changes in the individual tanks 1 is used as the temperature change threshold value, and the comparison V8 of the determined temperature change with the temperature change threshold value comprises determining a difference in the temperature changes of the individual tanks 1 and comparing it with the maximum permissible difference. This means that it is checked whether the individual tanks 1 heat up to different degrees.
  • the control device 6 can compare the individual temperature changes of the tanks 1 with one another and form a difference between the largest and the smallest of the determined temperature changes and compare this difference with a threshold value in the form of a maximum permissible difference. This makes it easy to determine, in particular with an algorithm that requires little computing power, the tank 1 and the associated valve device 3 at which the greatest pressure loss occurs.
  • the control device 6 generates an error signal. For example, this can include writing an error entry into the data memory 62 by the computing unit 61.
  • control device 6, in particular the computing device can output a warning signal, e.g. in the form of an acoustic or optical warning signal.
  • a warning signal e.g. in the form of an acoustic or optical warning signal.
  • the temperature changes determined individually for each tank 1 and the associated first valve device 3 are compared with threshold values.
  • the generation of the error signal in step V9 can also include writing an error entry into the tank
  • the error entry can contain an index that identifies the tank 1 and the associated first valve device 3.
  • the method V shown schematically in Fig. 3 enables simple and efficient detection of inadmissibly high pressure losses at the first valve devices 3 when filling the tanks 1.
  • the method shown in Fig. 3 enables simple and efficient detection of inadmissibly high pressure losses at the first valve devices 3 when filling the tanks 1.
  • the pressure in the high-pressure line system 2 and the temperature in the tank 1 do not necessarily have to be monitored continuously during filling.
  • Fig. 4 shows an example of a further method W for monitoring a filling of a gas tank system 100, which is described below by way of example with reference to the system 100 explained in Fig. 1.
  • step W1 gas is supplied to the tanks 1 via the high-pressure line system 2 with the first valve devices 3 open.
  • gas is supplied to the high-pressure line system 2 at the supply device 20 from a supply source and the high-pressure line system 2 passes the gas on to the tanks 1.
  • the flow control device 5 is preferably closed in this case.
  • step W2 the gas supply to the high-pressure line system 2 is stopped.
  • the control device 6 can output a control signal to an interface (not shown) which communicates with a control of the supply source in order to stop the gas supply.
  • the gas supply can be stopped when a predetermined pressure is reached in the high-pressure line system 2, which is optionally detected in step W3, which is explained below, by means of the first pressure sensor 4 and transmitted to the control device 6.
  • step W3 a pressure in the high-pressure line system 2 is detected.
  • the pressure can be detected, for example, by means of the first pressure sensor 4 and transmitted to the control device 6.
  • Step W3 can optionally be carried out during the gas supply (step W1) and is carried out after the gas supply is stopped in step W2 for at least a predetermined period of time, e.g. a period in a range between 2 and 20 seconds.
  • the detection of the pressure and the transmission to the control device 6 can in particular take place continuously.
  • step W4 a pressure gradient in the high-pressure line system 2 is determined from the recorded pressure at least for the predetermined period of time after stopping (step W2) the gas supply, e.g. by means of the control device 6.
  • the first valve devices 3 remain open for the predetermined period of time. This allows pressure equalization between the tanks 1 to take place if they are unevenly filled. This equalization process results in a negative pressure gradient.
  • the uneven filling is a sign that a high pressure loss is occurring at one of the first valve devices 3.
  • step W5 the pressure gradient determined for the period after stopping (step W2) the gas supply is compared with a threshold value.
  • the control device 6 can first check the sign of the pressure gradient and further compare the amount of the pressure gradient with a threshold value for the pressure gradient if the pressure gradient has a negative sign. If the determined pressure gradient is negative and an amount of the determined pressure gradient exceeds the threshold value, the method proceeds to step W6, as shown in Fig. 4 by the symbol "+”. Otherwise, the method W can be terminated, for example (block E), as shown in Fig. 4 by the symbol .
  • step W6 the control device 6 generates an error signal.
  • this can include writing an error entry into the data memory 62 by the computing unit 61.
  • the control device 6, in particular the computing device can output a warning signal, e.g. in the form of an acoustic or optical warning signal.
  • the method W shown schematically in Fig. 4 enables a simple and efficient detection of inadmissibly high pressure losses at the first valve devices 3 when filling the tanks 1.
  • Fig. 5 shows a further method X for monitoring a filling of a gas tank system 100, which is explained below by way of example with reference to the gas tank system 100 shown in Fig. 1.
  • step X1 gas is supplied to the tanks 1 via the high-pressure line system 2.
  • the first valve devices 3 are opened and the flow control device 5 is preferably closed.
  • Gas is supplied to the high-pressure line system 2 from a supply source at the supply device 20 and the high-pressure line system 2 passes the gas on to the tanks 1.
  • step X2 the gas supply to the high-pressure line system 2 is stopped.
  • the control device 6 can output a control signal to an interface (not shown) which communicates with a control of the supply source in order to stop the gas supply.
  • the gas supply can be stopped when a predetermined pressure is reached in the high-pressure line system 2, which is optionally detected during the execution of step X1 by means of the first pressure sensor 4 and transmitted to the control device 6.
  • step X3 the first valve devices 3 are closed so that the tanks 1 are separated from the high-pressure line system 2.
  • the control device 6 can output a control signal to the first valve devices 3 in order to switch them from the open to the closed state.
  • step X4 the first valve devices 3 are opened again, e.g. by a control signal output by the control device 6, so that the tanks 1 are again connected to the high-pressure line system 2.
  • the flow control device 5 can also be opened so that gas from the tanks 1 is supplied to the consumer system 205 through the high-pressure line system 2.
  • a temperature in each tank 1 is detected in step X5, at least over a predetermined detection period after opening X4 of the first valve devices 3. This can be done, for example, continuously by means of the temperature sensors 9, which transmit the detected temperatures to the control device 6.
  • a temperature change in the tanks 1 over the predetermined detection period is determined or ascertained from the detected temperatures, e.g. using the control device 6.
  • this can initially comprise a pure determination of whether a temperature increase or a temperature drop is taking place in the respective tank 1. If the temperature change corresponds to a temperature increase, the amount of the temperature change can also be ascertained.
  • step X7 the determined temperature changes are compared with a temperature change threshold value, for example by the control device.
  • the temperature change determined for the respective tank 1 can be compared with a temperature change threshold value that is individual for this tank 1 or with a threshold value that is valid for all tanks 1. If it is determined in step X7 that the temperature change in at least one tank 1 corresponds to a temperature increase and the temperature change determined for this tank 1 exceeds the If the temperature change threshold value exceeds the value of the temperature change threshold value, the method X proceeds to step X8, as indicated in Fig. 5 by the symbol "+”. Otherwise, as shown in Fig. 5 by the symbol , the method X can be terminated (block E).
  • a temperature increase in a tank 1 after the first valve devices 3 have been reopened can occur as a result of this tank 1 being refilled from the other tanks 1. Consequently, this tank 1 was not filled to the same extent as the other tanks 1, which indicates a reduced flow or increased pressure loss in the associated first valve device 3.
  • step X8 the control device 6 generates an error signal. For example, this can include writing an error entry into the data memory 62 by the computing unit 61. Alternatively or additionally, the control device 6, in particular the computing device, can output a warning signal, e.g. in the form of an acoustic or optical warning signal.
  • step X7 the temperature changes determined individually for each tank 1 and the associated first valve device 3 are compared with the threshold value.
  • generating the error signal in step X8 can also include writing information identifying the tank 1 and the associated first valve device 3 together with the error entry into the data memory 62.
  • the error entry can contain an index that identifies the tank 1 and the associated first valve device 3.
  • the method X shown schematically in Fig. 5 enables simple and efficient detection of impermissibly high pressure losses at the first valve devices 3 when filling the tanks 1.
  • the pressure in the high-pressure line system 2 and the temperature in the tank 1 do not necessarily have to be monitored during filling in order to determine a pressure loss at a first valve device 3.
  • Fig. 6 shows a further method Y for monitoring a filling of a gas tank system 100, which is explained below by way of example with reference to the gas tank system 100 shown in Fig. 1.
  • step Y1 gas is supplied to the tanks 1 via the high-pressure line system 2.
  • the first valve devices 3 are opened and the flow control device 5 is preferably closed.
  • Gas is supplied to the high-pressure line system 2 from a supply source at the supply device 20 and the high-pressure line system 2 passes the gas on to the tanks 1.
  • a filling pressure in the high-pressure line system 2 is detected during the supply Y1 of gas 1 into the tanks 1, e.g. by means of the first pressure sensor 4, and transmitted to the control device 6.
  • step Y3 the gas supply to the high-pressure line system 2 is stopped.
  • the control device 6 can output a control signal to an interface (not shown) which communicates with a controller of the supply source in order to stop the gas supply.
  • the gas supply can be stopped when in the high-pressure line system 2, when the detected filling pressure reaches a reference value.
  • valve devices 3 are closed (step Y4) so that the tanks 1 are separated from the high-pressure line system 2.
  • control device 6 can output a control signal to the first valve devices 3 in order to switch them from the open to the closed state.
  • step Y5 the first valve devices 3 are opened again, e.g. by a control signal output by the control device 6, so that the tanks 1 are again connected to the high-pressure line system 2.
  • step Y6 a predetermined mass flow of gas is taken from the tanks 1 via the high-pressure line system 2.
  • the Flow control device 5 is opened so that gas from the tanks 1 is supplied to the consumer system 205 through the high-pressure line system 2.
  • the control device 6 outputs a control signal to the flow control device 5 in order to switch it to the open state.
  • the mass flow can be determined by an electrical power output by the fuel cell arrangement 210.
  • step Y7 a pressure curve in the high-pressure line system 2 is recorded during the removal (step Y6) of the predetermined mass flow.
  • the first pressure sensor 4 can continuously record the pressure in the high-pressure line system 2 and transmit it to the control device 6, so that the control device 6 records the pressure curve.
  • step Y8 the recorded pressure curve is compared with a reference pressure curve that depends on the mass flow removed, in particular by the control device 6.
  • the reference pressure curve can depend in particular on the filling pressure that was reached in steps Y1 -Y3. Comparing the recorded pressure curve with the reference pressure curve can in particular comprise determining a pressure gradient of the recorded pressure curve and comparing it with a reference pressure gradient of the reference pressure curve.
  • a typical decreasing pressure curve results in the high-pressure line system 2.
  • the pressure in the high-pressure line system 2 drops faster than would be expected with the known mass flow.
  • the amount of the pressure gradient In this case, the pressure gradient deviates from the value of the reference pressure curve by more than one threshold value.
  • step Y8 If it is determined in step Y8 that the recorded pressure curve is outside a predetermined tolerance range around the reference pressure curve, e.g. because the pressure gradient of the recorded pressure curve deviates from the reference pressure gradient by more than a threshold value, as shown in Fig. 6 by the symbol "+”, the method goes to step Y9. Otherwise, the method Y can be terminated, e.g. (block E), as shown in Fig. 6 by the symbol.
  • step Y6 the control device 6 generates an error signal.
  • this can include writing an error entry into the data memory 62 by the computing unit 61.
  • the control device 6, in particular the computing device can output a warning signal, e.g. in the form of an acoustic or optical warning signal.
  • the method Y shown schematically in Fig. 6 enables a simple and efficient detection of inadmissibly high pressure losses at the first valve devices 3 when filling the tanks 1.
  • the methods U, V, W, X, Y shown in Figs. 2 to 6 represent various possibilities for detecting the presence of an impermissibly high pressure loss at one of the first valve devices 3 during the filling of the gas tank system 100.
  • the methods V, W, X, Y of Figs. 3 to 6 and the variant of the method U from Fig. 2, in which the steps U42, U52 and U62 are carried out, are not dependent on detecting the pressure in the tanks 1.
  • the methods U, V, W, X, Y shown in Figs. 2 to 6 can also be carried out in combination.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The invention relates to methods for monitoring the filling of a gas tank system, by way of which the occurrence of inadmissible pressure losses across valve devices that connect a high-pressure line system to a respective tank can be determined. The invention also relates to a gas tank system.

Description

Beschreibung einer Befüllung eines
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Description of a filling of a
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Technisches Gebiet Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gastanksystem und verschiedene Verfahren zur Überwachung einer Befüllung von Gastanksystemen mit einem oder mehreren Tanks. The present invention relates to a gas tank system and various methods for monitoring a filling of gas tank systems with one or more tanks.
Stand der Technik State of the art
Brennstoffzellen kommen zunehmend als Energiewandler, unter anderem auch in Fahrzeugen, zum Einsatz, um in einem Brennstoff, wie z.B. Wasserstoff, gespeicherte chemische Energie zusammen mit Sauerstoff direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Brennstoffzellen weisen eine Anode, eine Kathode und eine zwischen Anode und Kathode angeordnete elektrolytische Membrane auf. An der Anode erfolgt eine Oxidation des Brennstoffs und an der Kathode eine Reduktion des Sauerstoffs. Fuel cells are increasingly being used as energy converters, including in vehicles, to convert chemical energy stored in a fuel such as hydrogen together with oxygen directly into electrical energy. Fuel cells have an anode, a cathode and an electrolytic membrane arranged between the anode and cathode. The fuel is oxidized at the anode and the oxygen is reduced at the cathode.
Der Brennstoff wird der Brennstoffzelle üblicherweise über ein Leitungssystem aus einem Tank zugeführt, in dem der gasförmige Brennstoff bei hohem Druck gespeichert ist. Zwischen dem Tank und einem Hochdruckteil des Leitungssystems ist in der Regel ein Trenn- oder Absperrventil vorgesehen. Der Hochdruckteil ist typischerweise ferner über ein Durchflussregelventil mit einem mit der Brennstoffzelle verbundenen Leitungsteil verbunden. The fuel is usually supplied to the fuel cell via a pipe system from a tank in which the gaseous fuel is stored at high pressure. A separating or shut-off valve is usually provided between the tank and a high-pressure part of the pipe system. The high-pressure part is also typically connected to a pipe part connected to the fuel cell via a flow control valve.
In der US 10 030 816 B2 wird ein Verfahren und ein System zum Befüllen eines Gastanksystems offenbart. Offenbarung der Erfindung US 10 030 816 B2 discloses a method and a system for filling a gas tank system. Disclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Überwachung der Befüllung eines Gastanksystems mit dem Merkmalen des Anspruchs 1 , ein Verfahren zur Überwachung der Befüllung eines Gastanksystems mit dem Merkmalen des Anspruchs 2, ein Verfahren zur Überwachung der Befüllung eines Gastanksystems mit dem Merkmalen des Anspruchs 5, ein Verfahren zur Überwachung der Befüllung eines Gastanksystems mit dem Merkmalen des Anspruchs 6 und ein Verfahren zur Überwachung der Befüllung eines Gastanksystems mit dem Merkmalen des Anspruchs 7 sowie ein Gastanksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 10 bereit. The present invention provides a method for monitoring the filling of a gas tank system with the features of claim 1, a method for monitoring the filling of a gas tank system with the features of claim 2, a method for monitoring the filling of a gas tank system with the features of claim 5, a method for monitoring the filling of a gas tank system with the features of claim 6 and a method for monitoring the filling of a gas tank system with the features of claim 7 as well as a gas tank system with the features of claim 10.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung. Advantageous embodiments and further developments emerge from the further subclaims and from the description with reference to the figures of the drawing.
Eine der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, einen unzulässig hohen Druckverlust während der Befüllung eines Tanks in einer Ventileinrichtung, die ein Hochdruckleitungssystem mit dem Tank verbindet, zu detektieren. Solche unzulässigen Druckverluste in der Ventileinrichtung führen zu einer Minderbefüllung des Tanks. Insbesondere bei Systemen mit mehreren Tanks kann es in der Folge zu unerwünschten Druckausgleichsvorgängen nach Ende der Befüllung kommen. Erfindungsgemäß wird der Druckverlust detektiert, insbesondere durch Erfassung des Drucks im Hochdruckleitungssystems während der Befüllung und zusätzliche Auswertung einer thermodynamischen Zustandsgröße in dem Tank oder den Tanks während der Befüllung, durch Erfassung des Drucks im Hochdruckleitungssystems und zusätzliche Auswertung einer thermodynamischen Zustandsgröße in dem Tank oder den Tanks vor und nach der Befüllung, durch Auswertung einer Temperaturentwicklung in den mehreren Tanks nach der Befüllung bei anschließender Entnahme von Gas aus den Tanks oder durch Auswertung des Druckverlaufs im Hochdruckleitungssystem nach der Befüllung bei anschließender Entnahme von Gas aus den Tanks. Wenn ein unzulässig hoher Druckverlust anhand der erfassten oder ermittelten Größen festgestellt wird, z.B. durch Vergleich mit entsprechenden Schwellwerten, wird mittels einer elektronischen Steuerungseinrichtung ein Fehlersignal erzeugt Dies kann z.B. ein Schreiben eines Eintrags in einen Datenspeicher und/oder die Ausgabe eines Warnsignals umfassen. One idea underlying the invention is to detect an inadmissibly high pressure loss during the filling of a tank in a valve device that connects a high-pressure line system to the tank. Such inadmissible pressure losses in the valve device lead to underfilling of the tank. In particular in systems with several tanks, this can result in undesirable pressure equalization processes after the end of the filling. According to the invention, the pressure loss is detected, in particular by recording the pressure in the high-pressure line system during filling and additionally evaluating a thermodynamic state variable in the tank or tanks during filling, by recording the pressure in the high-pressure line system and additionally evaluating a thermodynamic state variable in the tank or tanks before and after filling, by evaluating a temperature development in the several tanks after filling with subsequent removal of gas from the tanks or by evaluating the pressure curve in the high-pressure line system after filling with subsequent removal of gas from the tanks. If an inadmissibly high pressure loss is detected based on the recorded or determined values, e.g. by comparison with corresponding threshold values, an error signal is generated by means of an electronic control device. This can include, for example, writing an entry in a data memory and/or issuing a warning signal.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass das Vorhandensein von Ventileinrichtungen, deren Durchlässigkeit herabgesetzt ist und die damit eine vollständige Befüllung des jeweiligen Tanks erschweren, schnell und effektiv erkannt werden kann. Gemäß manchen Ausführungsformen können die jeweiligen Ventileinrichtungen vorteilhaft lokalisiert werden. One advantage of the invention is that the presence of valve devices whose permeability is reduced and which therefore make it difficult to completely fill the respective tank can be detected quickly and effectively. According to some embodiments, the respective valve devices can advantageously be localized.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen erläutert. Von den Figuren zeigen: The invention is explained below with reference to the figures of the drawings. The figures show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines hydraulischen Schaltbilds eines Brennstoffzellensystems mit einem Gastanksystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 1 is a schematic representation of a hydraulic circuit diagram of a fuel cell system with a gas tank system according to an embodiment of the invention;
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 2 is a flow chart of a method according to an embodiment of the invention;
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung Fig. 3 is a flow chart of a method according to another embodiment of the invention
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 4 is a flow chart of a method according to another embodiment of the invention;
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 5 is a flow chart of a method according to another embodiment of the invention;
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Fig. 6 is a flow chart of a method according to another embodiment of the invention. In the figures, the same reference symbols designate identical or functionally identical components, unless otherwise stated.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Brennstoffzellensystem 200, das z.B. in einem Fahrzeug eingesetzt werden kann. Das Brennstoffzellensystem 200 umfasst ein Gastanksystem 100 und ein Verbrauchersystem 205. Fig. 1 shows a schematic of a fuel cell system 200 that can be used in a vehicle, for example. The fuel cell system 200 comprises a gas tank system 100 and a consumer system 205.
Wie in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellt, weist das Verbrauchersystem 205 eine Brennstoffzellenanordnung 210 auf. Die Brennstoffzellenanordnung 210 weist zumindest eine Brennstoffzelle, vorzugsweise jedoch mehrere elektrisch in Reihe geschaltete Brennstoffzellen auf, die dazu eingerichtet sind, in einem gasförmigen Brennstoff, wie z.B. Wasserstoff, gespeicherte chemische Energie zusammen mit Sauerstoff direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Wie in Fig. 1 weiterhin schematisch dargestellt, weist die Brennstoffzellenanordnung 210 einen Brennstoffzufuhranschluss 211 auf, über den der Brennstoffzellenanordnung 210, insbesondere einer Anode der zumindest einen Brennstoffzelle, gasförmiger Brennstoff zuführbar ist. As shown only schematically in Fig. 1, the consumer system 205 has a fuel cell arrangement 210. The fuel cell arrangement 210 has at least one fuel cell, but preferably several fuel cells connected electrically in series, which are designed to convert chemical energy stored in a gaseous fuel, such as hydrogen, together with oxygen directly into electrical energy. As further shown schematically in Fig. 1, the fuel cell arrangement 210 has a fuel supply connection 211, via which gaseous fuel can be supplied to the fuel cell arrangement 210, in particular to an anode of the at least one fuel cell.
Das Gastanksystem 100 wird im Folgenden im Zusammenhang mit dem Brennstoffzellensystem 200 erläutert, ist jedoch nicht auf diese Verwendung beschränkt. Wie in Fig. 1 schematisch gezeigt, weist das Gastanksystem 100 mehrere Tanks 1 , ein Hochdruckleitungssystem 2, eine der Anzahl an Tanks 1 entsprechende Anzahl erster Ventileinrichtung 3, eine optionale Durchflussregeleinrichtung 5, einen ersten Drucksensor 4 und eine Steuerungseinrichtung 6 auf. Das Gastanksystem 100 weist ferner einen Betankungsanschluss oder Zufuhranschluss 20 auf. Wie in Fig. 1 ferner rein beispielhaft gezeigt ist, kann jeder Tank 1 mit einem zweiten Drucksensor 7 und/oder mit einem Temperaursensor 9 ausgestattet sein. The gas tank system 100 is explained below in connection with the fuel cell system 200, but is not limited to this use. As shown schematically in Fig. 1, the gas tank system 100 has a plurality of tanks 1, a high-pressure line system 2, a number of first valve devices 3 corresponding to the number of tanks 1, an optional flow control device 5, a first pressure sensor 4 and a control device 6. The gas tank system 100 also has a refueling connection or supply connection 20. As is also shown in Fig. 1 purely by way of example, each tank 1 can be equipped with a second pressure sensor 7 and/or with a temperature sensor 9.
In Fig. 1 ist rein beispielhaft ein Gastanksystem 100 mit drei Tanks 1 A, 1 B, 1 C dargestellt. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Allgemein können zumindest zwei Tanks 1 vorgesehen sein, wobei auch mehr als drei Tanks 1 vorgesehen sein können. Jeder Tank 1 ist zum Speichern von Gas, insbesondere Wasserstoff, ausgebildet. Beispielsweise kann jeder Tank 1 dazu ausgelegt sein, Gas bei einem Druck von bis zu 800 bar zu speichern. Das Hochdruckleitungssystem 2 kann insbesondere eine Verbindungsleitung 21 , ein mit der Verbindungsleitung 21 verbundenes Plenum 24 und eine der Anzahl an Tanks 1 entsprechende Anzahl an Anschlussleitungen 23 aufweisen, die jeweils das Plenum 24 mit dem jeweiligen Tank 1 verbinden. Wie in Fig. 1 rein beispielhaft gezeigt, kann somit der erste Tank 1 A über eine erste Anschlussleitung 23A mit dem Plenum 24 verbunden sein, der zweite Tank 1 B über eine zweite Anschlussleitung 23B und der dritte Tank 1 C über eine dritte Anschlussleitung 23C. Die Verbindungsleitung 21 verbindet das Plenum 24 mit dem Verbrauchersystem 205. Optional kann ferner eine Zufuhrleitung 22 vorgesehen sein, die mit dem Plenum 24 und der optionalen Zufuhrvorrichtung 20 verbunden ist. In Fig. 1, a gas tank system 100 with three tanks 1A, 1B, 1C is shown purely as an example. However, the invention is not limited to this. In general, at least two tanks 1 can be provided, although more than three tanks 1 can also be provided. Each tank 1 is designed to store gas, in particular hydrogen. For example, each tank 1 can be designed to store gas at a pressure of up to 800 bar. The high-pressure line system 2 can in particular have a connecting line 21, a plenum 24 connected to the connecting line 21 and a number of connecting lines 23 corresponding to the number of tanks 1, each of which connects the plenum 24 to the respective tank 1. As shown in Fig. 1 purely by way of example, the first tank 1A can thus be connected to the plenum 24 via a first connecting line 23A, the second tank 1B via a second connecting line 23B and the third tank 1C via a third connecting line 23C. The connecting line 21 connects the plenum 24 to the consumer system 205. Optionally, a supply line 22 can also be provided, which is connected to the plenum 24 and the optional supply device 20.
Die ersten Ventileinrichtungen 3 können jeweils ein schaltbares Magnetventil 3 aufweisen, das zwischen einem geschlossenen Zustand und einem geöffneten Zustand schaltbar ist. Allgemein ist jede erste Ventileinrichtung 3 zwischen einem geschlossenen Zustand und einem geöffneten Zustand schaltbar. Optional kann jede erste Ventileinrichtung 3 außerdem einen Filter 30 aufweisen, wie dies in Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Wie in Fig. 1 schematisch gezeigt, ist jede Ventileinrichtung 3 zwischen dem Tank 1 und dem Hochdruckleitungssystem 2 angeordnet. Z.B. kann jede erste Ventileinrichtung 3 in einer jeweiligen Anschlussleitung 23 angeordnet sein, wie in Fig. 1 beispielhaft gezeigt. Im geöffneten Zustand verbindet die jeweilige erste Ventileinrichtung 3 den jeweiligen Tank 1 mit dem Hochdruckleitungssystem 2. Im geschlossenen Zustand trennt die jeweilige erste Ventileinrichtung 3 den Tank 1 und das Hochdruckleitungssystem 2 voneinander. The first valve devices 3 can each have a switchable solenoid valve 3 that can be switched between a closed state and an open state. In general, each first valve device 3 can be switched between a closed state and an open state. Optionally, each first valve device 3 can also have a filter 30, as shown schematically in Fig. 1. As shown schematically in Fig. 1, each valve device 3 is arranged between the tank 1 and the high-pressure line system 2. For example, each first valve device 3 can be arranged in a respective connecting line 23, as shown by way of example in Fig. 1. In the open state, the respective first valve device 3 connects the respective tank 1 to the high-pressure line system 2. In the closed state, the respective first valve device 3 separates the tank 1 and the high-pressure line system 2 from one another.
Die optionale Durchflussregeleinrichtung 5 ist ebenfalls zwischen einem geschlossenen Zustand und einem geöffneten Zustand schaltbar. Die Durchflussregeleinrichtung 5 kann auch als Druckregler bezeichnet werden und ist allgemein dazu ausgebildet, einen Gasdurchfluss bzw. einen Druck des strömenden Gases zu variieren. Inebsondere kann die Durchflussregeleinrichtung 5 eine zweite Ventileinrichtung, z.B. in Form einesMagnetventils aufweisen, das zwischen dem geschlossenen Zustand und dem geöffneten Zustand schaltbar ist. Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, ist die Durchflussregeleinrichtungö zwischen dem Verbrauchersystem 205 und dem Hochdruckleitungssystem 2, insbesondere zwischen dem Verbrauchersystem 205 und der Verbindungsleitung 21 angeordnet Im geöffneten Zustand verbindet die Durchflussregeleinrichtung5 das Verbrauchersystem 205 mit dem Hochdruckleitungssystem 2. Im geschlossenen Zustand trennt die Durchflussregeleinrichtung5 das Verbrauchersystem 205 und das Hochdruckleitungssystem 2 voneinander. The optional flow control device 5 can also be switched between a closed state and an open state. The flow control device 5 can also be referred to as a pressure regulator and is generally designed to vary a gas flow or a pressure of the flowing gas. In particular, the flow control device 5 can have a second valve device, e.g. in the form of a solenoid valve, which can be switched between the closed state and the open state. As shown schematically in Fig. 1, the flow control device is arranged between the consumer system 205 and the high-pressure line system 2, in particular between the consumer system 205 and the connecting line 21. In the open state, the flow control device 5 connects the consumer system 205 to the high-pressure line system 2. In the closed state, the flow control device 5 separates the consumer system 205 and the high-pressure line system 2 from one another.
Die Tanks 1 sind somit parallel zueinander mit dem Hochdruckleitungssystem 2 verbunden bzw. an dieses angeschlossen. Bei geöffneten ersten Ventileinrichtungen 3 und geöffneter zweiter Ventileinrichtung 5 liefern die Tanks 1 gemeinsam einen Gasmassenstrom an das Verbrauchersystem 205. The tanks 1 are thus connected in parallel to one another to the high-pressure line system 2 or are connected to it. When the first valve device 3 and the second valve device 5 are open, the tanks 1 jointly supply a gas mass flow to the consumer system 205.
Die Zufuhrleitung 22 ist mit dem Zufuhranschluss 20, welcher z.B. als Steckanschluss für einen Tankstutzen ausgebildet sein kann, verbunden. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann in der Zufuhrleitung 22 ein Rückschlagventil 8 angeordnet sein, das den Zufuhranschluss 20 gegen ein Austreten von Gas aus dem Hochdruckleitungssystem 2 verschließt. Über den Zufuhranschluss 20 kann den Tanks 1 durch das Hochdruckleitungssystem 2 bei geöffneten ersten Ventileinrichtungen 3 in einem Befüllvorgang Gas aus einer Versorgungsquelle, z.B. einer Tankstelle, zugeführt werden. The supply line 22 is connected to the supply connection 20, which can be designed, for example, as a plug connection for a tank nozzle. As shown in Fig. 1, a check valve 8 can be arranged in the supply line 22, which closes the supply connection 20 against gas escaping from the high-pressure line system 2. Gas from a supply source, e.g. a gas station, can be supplied to the tanks 1 via the supply connection 20 through the high-pressure line system 2 when the first valve devices 3 are open in a filling process.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der erste Drucksensor 4 ist mit dem Hochdruckleitungssystem 2 verbunden und dazu eingerichtet, einen Druck im Hochdruckleitungssystem 2 zu erfassen. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann der Drucksensor 4 z.B. einen Druck in dem Plenum 24 erfassen. As shown in Fig. 1, the first pressure sensor 4 is connected to the high-pressure line system 2 and is configured to detect a pressure in the high-pressure line system 2. As shown in Fig. 1, the pressure sensor 4 can, for example, detect a pressure in the plenum 24.
Die zweiten Drucksensoren 7 sind den Tanks 1 zugeordnet, wobei jeder zweite Drucksensor 7 dazu eingerichtet ist, einen Druck in jeweils einem Tank 1 zu erfassen. In gleicher Weise können alternativ oder zusätzlich zu den zweiten Drucksensoren 7 die Temperatursensoren 9 den Tanks 1 zugeordnet sein, wobei jeder Temperatursensor 9 dazu eingerichtet ist, einen Druck in jeweils einem Tank 1 zu erfassen. Die Temperatursensoren 9 sind nicht zwangsläufig im Innenraum des Tanks 1 angeordnet, wie dies in Fig. 1 rein beispielhaft gezeigt ist, sondern können auch außen am Tank 1 angeordnet sein, wobei in diesem Fall eine Temperatur im Tank 1 aufgrund der vom Temperatursensor 9 erfassten Werte näherungsweise bestimmt wird. The second pressure sensors 7 are assigned to the tanks 1, with each second pressure sensor 7 being designed to detect a pressure in a respective tank 1. In the same way, alternatively or in addition to the second pressure sensors 7, the temperature sensors 9 can be assigned to the tanks 1, with each temperature sensor 9 being designed to detect a pressure in a respective tank 1. The temperature sensors 9 are not necessarily arranged in the interior of the tank 1, as shown purely by way of example in Fig. 1, but can also be arranged on the outside of the tank 1, in which case Case a temperature in tank 1 is approximately determined based on the values recorded by temperature sensor 9.
Die Steuerungseinrichtung 6 ist in Fig. 1 lediglich schematisch als Block dargestellt und ist als elektronische Steuerungseinrichtung 6 realisiert. Wie in Fig. 1 beispielhaft gezeigt, kann die Steuerungseinrichtung 6 eine Recheneinheit 61 , wie z.B. eine CPU, einen ASIC, einen FPGA oder dergleichen, und einen Datenspeicher 62, insbesondere einen nicht-flüchtigen Datenspeicher wie einen Flash-Speicher, einen SD-Speicher oder dergleichen aufweisen, der durch die Recheneinheit 61 lesbar ist. Wie in Fig. 1 schematisch gezeigt, ist die Steuerungseinrichtung 6 mit der ersten Ventileinrichtung 3, gegebenenfalls mit der Durchflussregeleinrichtung 5 sowie mit dem Drucksensor 4 signalleitend verbunden, beispielsweise drahtgebunden, wie z.B. über ein Bus-System. Alternativ kann auch eine drahtlose Verbindung vorgesehen sein, z.B. über WiFi oder dergleichen. The control device 6 is shown only schematically as a block in Fig. 1 and is implemented as an electronic control device 6. As shown by way of example in Fig. 1, the control device 6 can have a computing unit 61, such as a CPU, an ASIC, an FPGA or the like, and a data memory 62, in particular a non-volatile data memory such as a flash memory, an SD memory or the like, which can be read by the computing unit 61. As shown schematically in Fig. 1, the control device 6 is connected to the first valve device 3, optionally to the flow control device 5 and to the pressure sensor 4 in a signal-conducting manner, for example by wire, such as via a bus system. Alternatively, a wireless connection can also be provided, e.g. via WiFi or the like.
Die Steuerungseinrichtung 6 ist dazu eingerichtet, das Gastanksystem 100 zur Ausführung eines der in den Fign. 2 bis 6 dargestellten Verfahren U, V, W, X, Y zum Überwachen der Befüllung des Gastanksystems 100 zu veranlassen. Beispielsweise kann in dem Datenspeicher 62 Software gespeichert sein, die durch die Recheneinheit 61 ausführbar ist, um das System 100 zur Ausführung des jeweiligen Verfahrens U, V, W, X, Y zu veranlassen. The control device 6 is designed to cause the gas tank system 100 to carry out one of the methods U, V, W, X, Y shown in Figs. 2 to 6 for monitoring the filling of the gas tank system 100. For example, software can be stored in the data memory 62 that can be executed by the computing unit 61 in order to cause the system 100 to carry out the respective method U, V, W, X, Y.
Wie oben bereits erläutert, kann über den Zufuhranschluss 20 kann den Tanks 1 durch das Hochdruckleitungssystem 2 bei geöffneten ersten Ventileinrichtungen 3 in einem Befüllvorgang Gas aus einer Versorgungsquelle, z.B. einer Tankstelle, zugeführt werden. Hierbei ist es wünschenswert, dass alle Tanks 1 am Ende des Befüllvorgangs im Wesentlichen die gleiche Masse an Gas speichern. Beim Zuführen von Gas in die Tanks 1 treten an den ersten Ventileinrichtungen 3 natürlicherweise Druckverluste auf. Wenn der Druckverlust an einer der Ventileinrichtungen 3 groß wird, insbesondere deutlich größer als an den übrigen Ventileinrichtungen 3, kann dies dazu führen, dass in dem jeweiligen Tank eine gewünschte Füllmenge nicht erreicht wird. Unzulässig hohe Druckverluste können z.B. auftreten, wenn die Durchlässigkeit des Filter 30 der jeweiligen ersten Ventileinrichtung 3 verringert ist. Mit den nachfolgend erläuterten Verfahren U, V, W, X, Y ist es möglich, das Vorliegen eines unzulässig hohen Druckverlusts an zumindest einer der ersten Ventileinrichtungen 3 zu erkennen. As already explained above, gas from a supply source, e.g. a gas station, can be supplied to the tanks 1 via the supply connection 20 through the high-pressure line system 2 when the first valve devices 3 are open during a filling process. It is desirable that all tanks 1 store essentially the same mass of gas at the end of the filling process. When gas is supplied to the tanks 1, pressure losses naturally occur at the first valve devices 3. If the pressure loss at one of the valve devices 3 becomes large, in particular significantly larger than at the other valve devices 3, this can lead to a desired filling quantity not being reached in the respective tank. Unacceptably high pressure losses can occur, for example, if the permeability of the filter 30 of the respective first valve device 3 is reduced. With the following explained Using methods U, V, W, X, Y it is possible to detect the presence of an inadmissibly high pressure loss at at least one of the first valve devices 3.
In Fig. 2 ist ein Ablauf eines Verfahrens U zur Überwachung einer Befüllung eines Gastanksystems 100 gezeigt. Das Verfahren U kann an dem in Fig. 1 gezeigten Gastanksystem 100 durchgeführt werden und wird nachfolgend unter Bezugnahme auch auf Fig. 1 erläutert. Alternativ kann das Verfahren U auch in einem System mit nur einem Tank 1 durchgeführt werden. Fig. 2 shows a sequence of a method U for monitoring the filling of a gas tank system 100. The method U can be carried out on the gas tank system 100 shown in Fig. 1 and is explained below with reference to Fig. 1. Alternatively, the method U can also be carried out in a system with only one tank 1.
In Schritt U1 erfolgt ein Zuführen von Gas in die Tanks 1 über das Hochdruckleitungssystem 2. Die ersten Ventileinrichtungen 3 befinden sich hierbei in dem geöffneten Zustand. In step U1, gas is supplied to the tanks 1 via the high-pressure line system 2. The first valve devices 3 are in the open state.
In Schritt U2 wird ein erster Druck im Hochdruckleitungssystem 2 über einen vorbestimmten Erfassungszeitraum während des Zuführens (Schritt M1) von Gas in den Tank 1 erfasst. Beispielsweise kann der erste Druck kontinuierlich von dem ersten Drucksensor 4 erfasst und an die Steuerungseinrichtung 6 übermittelt werden. Somit kann die Steuerungseinrichtung 6 einen zeitlichen Druckverlauf des Drucks im Hochdruckleitungssystem 2 aufzeichnen. Der Erfassungszeitraum kann z.B. von Beginn der Gaszufuhr in Schritt M1 bis zu einem Zeitpunkt reichen, an dem die Gaszufuhr in das Hochdruckleitungssystem 2 beendet wird. Alternativ kann der Erfassungszeitraum einen diskreten Zeitraum, z.B. von mehr als 10 Sekunden, umfassen, der zwischen dem Zeitpunkt des Beginns und des Endes der Gaszufuhr in das Hochdruckleitungssystem 2 liegt. In step U2, a first pressure in the high-pressure line system 2 is recorded over a predetermined recording period during the supply (step M1) of gas into the tank 1. For example, the first pressure can be continuously recorded by the first pressure sensor 4 and transmitted to the control device 6. The control device 6 can thus record a temporal pressure curve of the pressure in the high-pressure line system 2. The recording period can, for example, extend from the start of the gas supply in step M1 to a point in time at which the gas supply to the high-pressure line system 2 is terminated. Alternatively, the recording period can comprise a discrete period of time, e.g. of more than 10 seconds, which lies between the time of the start and the end of the gas supply to the high-pressure line system 2.
In Schritt U3 erfolgt ein Ermitteln eines Druckgradienten im Hochdruckleitungssystem aus dem erfassten Druck, z.B. mittels der Steuerungseinrichtung 6. Beispielsweise kann ein Druckgradient für bestimmte Zeitabschnitte, z.B. für Zeitabschnitte von jeweils 5 Sekunden, des Erfassungszeitraums gebildet werden. In step U3, a pressure gradient in the high-pressure line system is determined from the detected pressure, e.g. by means of the control device 6. For example, a pressure gradient can be formed for certain time periods, e.g. for time periods of 5 seconds each, of the detection period.
Nach dem Schritt U3 kann das Verfahren U alternativ oder kumuliert die Schritte U41 , U51 , U61 oder die Schritte U42, U52, U62 ausführen. In Schritt U41 wird während des Erfassungszeitraums ein zweiter Druck in dem Tank 1 oder den Tanks 1 erfasst, insbesondere kontinuierlich. Dies kann z.B. mittels der zweiten Drucksensoren 7 erfolgen, welche die erfassten Druckwerte an die Steuerungseinrichtung 6 übermitteln. Die Steuerungseinrichtung 6 kann somit einen Druckverlauf im Tank 1 über den Erfassungszeitraum aufzeichnen. After step U3, method U may alternatively or cumulatively execute steps U41, U51, U61 or steps U42, U52, U62. In step U41, a second pressure in the tank 1 or the tanks 1 is recorded during the recording period, in particular continuously. This can be done, for example, by means of the second pressure sensors 7, which transmit the recorded pressure values to the control device 6. The control device 6 can thus record a pressure curve in the tank 1 over the recording period.
In gleicher Weise kann alternativ oder zusätzlich in Schritt U42 während des Erfassungszeitraums eine Temperatur in dem Tank 1 oder den Tanks 1 erfasst und an die Steuerungseinrichtung 6 übermittelt werden, insbesondere kontinuierlich. Die Steuerungseinrichtung 6 kann somit einen Temperaturverlauf im Tank 1 über den Erfassungszeitraum aufzeichnen. In the same way, alternatively or additionally, in step U42, a temperature in the tank 1 or the tanks 1 can be recorded during the recording period and transmitted to the control device 6, in particular continuously. The control device 6 can thus record a temperature profile in the tank 1 over the recording period.
In Schritt U51 wird eine Druckdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Druck ermittelt. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung 6 eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Druck für alle während des Erfassungszeitraums erfassten Werte des ersten und des zweiten Drucks bilden. In Schritt U52 wird eine Temperaturänderung während des Erfassungszeitraums ermittelt. Z.B. kann die Steuerungseinrichtung 6 eine Differenz zwischen der Temperatur am Ende des Erfassungszeitraums und der Temperatur zu Beginn des Erfassungszeitraums bilden. In step U51, a pressure difference between the first and second pressures is determined. For example, the control device 6 can form a difference between the first and second pressures for all values of the first and second pressures detected during the detection period. In step U52, a temperature change during the detection period is determined. For example, the control device 6 can form a difference between the temperature at the end of the detection period and the temperature at the beginning of the detection period.
In Schritt U61 wird die ermittelte Druckdifferenz mit einem vom ersten Druck und vom Druckgradienten abhängigen Druckschwellwert verglichen. Die ermittelte Druckdifferenz ist repräsentativ für einen Druckverlust an der jeweiligen ersten Ventileinrichtung 3. Die Druckverluste variieren jedoch je nach Strömungsgeschwindigkeit und Dichte des Gases. Dies wird durch die Abhängigkeit des Druckschwellwerts, der einen maximal zulässigen Druckverlust repräsentiert, berücksichtigt. Beispielsweise kann im Datenspeicher 62 ein funktionaler Zusammenhang hinterlegt sein, der die Abhängigkeit des Druckschwellwerts vom ersten Druck und vom Druckgradienten beschreibt und mit dessen Hilfe die Recheneinheit 61 den jeweiligen Druckschwellwert berechnen kann. Alternativ kann auch ein Look-up-Table im Datenspeicher 62 hinterlegt werden, in dem jeweils einem Wert des Druckgradienten und einem Wert des ersten Drucks ein bestimmter Druckschwellwert zugeordnet ist. Der Vergleichsschritt U62 kann z.B. für jeden Zeitabschnitt, für den ein Druckgradient ermittelt wird, durchgeführt werden. In step U61, the determined pressure difference is compared with a pressure threshold value that depends on the first pressure and the pressure gradient. The determined pressure difference is representative of a pressure loss at the respective first valve device 3. However, the pressure losses vary depending on the flow speed and density of the gas. This is taken into account by the dependency of the pressure threshold value, which represents a maximum permissible pressure loss. For example, a functional relationship can be stored in the data memory 62 that describes the dependency of the pressure threshold value on the first pressure and the pressure gradient and with the help of which the computing unit 61 can calculate the respective pressure threshold value. Alternatively, a look-up table can also be stored in the data memory 62 in which a specific pressure threshold value is assigned to a value of the pressure gradient and a value of the first pressure. The Comparison step U62 can be carried out, for example, for each time period for which a pressure gradient is determined.
Wenn die ermittelte Druckdifferenz den Druckschwellwert überschreitet, wie dies in Fig. 2 durch das Symbol „+“ angedeutet ist, liegt ein unzulässig hoher Druckverlust an der jeweiligen Ventileinrichtung 3 vor und das Verfahren U geht zu Schritt M7 über. Ist dies nicht der Fall, wie in Fig. 2 durch das Symbol dargestellt, kann das Verfahren U beispielsweise beendet werden (Block E). If the determined pressure difference exceeds the pressure threshold, as indicated in Fig. 2 by the symbol "+", there is an impermissibly high pressure loss at the respective valve device 3 and the method U proceeds to step M7. If this is not the case, as shown in Fig. 2 by the symbol, the method U can be terminated, for example (block E).
In Schritt U62 hingegen wird die ermittelte Temperaturänderung mit einem vom ersten Druck und vom Druckgradienten abhängigen Temperaturänderungsschwellwert verglichen, z.B. durch die Steuerungseinrichtung 6. Die Temperaturänderung repräsentiert ebenfalls die an der jeweiligen Ventileinrichtung 3 auftretenden Druckverluste, wobei die Temperaturänderung kleiner ausfällt, je größer der Druckverlust ist. Wie oben erläutert, ist der Druckverlust auch abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit und der Dichte des Gases. Somit kann der Temperaturänderungsschwellwert abhängig vom ersten Druck und vom Druckgradienten variieren. Beispielsweise kann im Datenspeicher 62 ein funktionaler Zusammenhang hinterlegt sein, der die Abhängigkeit des Temperaturschwellwerts vom ersten Druck und vom Druckgradienten beschreibt und mit dessen Hilfe die Recheneinheit 61 den jeweiligen Temperaturschwellwert berechnen kann. Alternativ kann auch ein Look-up-Table im Datenspeicher 62 hinterlegt werden, in dem jeweils einem Wert des Druckgradienten und einem Wert des ersten Drucks ein bestimmter Temperaturschwellwert zugeordnet ist. In step U62, however, the determined temperature change is compared with a temperature change threshold value that is dependent on the first pressure and the pressure gradient, e.g. by the control device 6. The temperature change also represents the pressure losses occurring at the respective valve device 3, with the temperature change being smaller the greater the pressure loss. As explained above, the pressure loss is also dependent on the flow velocity and the density of the gas. The temperature change threshold value can therefore vary depending on the first pressure and the pressure gradient. For example, a functional relationship can be stored in the data memory 62 that describes the dependence of the temperature threshold value on the first pressure and the pressure gradient and with the aid of which the computing unit 61 can calculate the respective temperature threshold value. Alternatively, a look-up table can also be stored in the data memory 62 in which a specific temperature threshold value is assigned to a value of the pressure gradient and a value of the first pressure.
Der Schritt U62 kann für jeden Tank 1 einzeln durchgeführt werden. Hierbei kann die für den jeweiligen Tank 1 ermittelte Temperaturänderung mit einem für diesen Tank 1 individuellen Temperaturänderungsschwellwert oder mit einem für alle Tanks 1 gültigen Schwellwert verglichen werden. Alternativ ist auch denkbar, dass als Temperaturänderungsschwellwert eine maximal zulässige Differenz der Temperaturänderungen in den einzelnen Tanks 1 verwendet wird, und das Vergleichen U62 der ermittelten Temperaturänderung mit dem Temperaturänderungsschwellwert ein Ermitteln einer Differenz der Temperaturänderungen der einzelnen Tanks 1 und ein Vergleichen mit der maximal zulässigen Differenz umfasst. Das heißt, es wird überprüft, ob sich die einzelnen Tanks 1 unterschiedlich stark erwärmen. Falls sich einer der Tanks 1 deutlich weniger erwärmt als die anderen, insbesondere als derjenige Tank 1 , der sich am stärksten erwärmt, kann auf das Vorliegen eines unzulässigen Druckverlusts an der ersten Ventileinrichtung 3 geschlossen werden. Die Steuerungseinrichtung 6 kann hierzu die individuellen Temperaturänderungen der Tanks 1 miteinander vergleichen und eine Differenz zwischen der größten und der kleinsten der ermittelten Temperaturänderungen bilden und diese Differenz mit einem Schwellwert in Form einer maximal zulässigen Differenz vergleichen. Dadurch wird auf einfache Weise, insbesondere mit einem wenig Rechenleistung benötigenden Algorithmus, der Tank 1 und die zugehörige Ventileinrichtung 3 bestimmt, an der der größte Druckverlust auftritt. The step U62 can be carried out individually for each tank 1. In this case, the temperature change determined for the respective tank 1 can be compared with a temperature change threshold value that is individual for this tank 1 or with a threshold value that is valid for all tanks 1. Alternatively, it is also conceivable that a maximum permissible difference in the temperature changes in the individual tanks 1 is used as the temperature change threshold value, and the comparison U62 of the determined temperature change with the temperature change threshold value involves determining a difference in the temperature changes of the individual tanks 1 and comparing it with the maximum permissible difference. This means that it is checked whether the individual tanks 1 heat up to different degrees. If one of the tanks 1 heats up significantly less than the others, in particular than the tank 1 that heats up the most, it can be concluded that there is an impermissible pressure loss at the first valve device 3. For this purpose, the control device 6 can compare the individual temperature changes of the tanks 1 with one another and calculate a difference between the largest and the smallest of the determined temperature changes and compare this difference with a threshold value in the form of a maximum permissible difference. This makes it easy to determine, in particular with an algorithm that requires little computing power, the tank 1 and the associated valve device 3 at which the greatest pressure loss occurs.
Analog zu Schritt U61 geht das Verfahren U in Schritt U62 zu Schritt U7 über, wenn die ermittelte Temperaturänderung den Temperaturänderungsschwellwert unterschreitet, wie dies in Fig. 2 durch das Symbol „+“ dargestellt ist, oder, wenn dies nicht der Fall ist, zu Block E, wie dies in Fig. 2 durch das Symbol
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gekennzeichnet ist.
Analogous to step U61, the method U proceeds in step U62 to step U7 if the determined temperature change falls below the temperature change threshold, as shown in Fig. 2 by the symbol “+”, or, if this is not the case, to block E, as shown in Fig. 2 by the symbol
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is marked.
In Schritt U7, also in dem Fall, dass die ermittelte Druckdifferenz den Druckschwellwert überschreitet oder die ermittelte Temperaturänderung den Temperaturänderungsschwellwert unterschreitet, erzeugt die Steuerungseinrichtung 6 ein Fehlersignal. Beispielsweise kann dies ein Schreiben eines Fehlereintrags in den Datenspeicher 62 durch die Recheneinheit 61 umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungseinrichtung 6, insbesondere die Recheneinrichtung, ein Warnsignal ausgeben, z.B. in Form eines akustischen oder optischen Warnsignals. In den Schritten U61 , U62 werden im Fall mehrerer Tanks 1 die individuell für jeden Tank 1 und die zugehörige erste Ventileinrichtung 3 ermittelten Temperaturänderungen bzw. Druckdifferenzen mit Schwellwerten verglichen. Optional kann das Erzeugen des Fehlersignals in Schritt U7 auch ein Schreiben einer den Tank 1 und die zugehörige erste Ventileinrichtung 3 identifizierenden Information zusammen mit dem Fehlereintrag in den Datenspeicher 62 umfassen. Z.B. kann der Fehlereintrag einen Index enthalten, der den Tank 1 und die zugehörige erste Ventileinrichtung 3 identifiziert. Das in Fig. 2 schematisch dargestellte Verfahren U ermöglicht eine einfache und effiziente Erkennung von unzulässig hohen Druckverlusten an den ersten Ventileinrichtungen 3 bei einer Befüllung der Tanks 1. In step U7, i.e. in the event that the determined pressure difference exceeds the pressure threshold or the determined temperature change falls below the temperature change threshold, the control device 6 generates an error signal. For example, this can include writing an error entry into the data memory 62 by the computing unit 61. Alternatively or additionally, the control device 6, in particular the computing device, can output a warning signal, e.g. in the form of an acoustic or optical warning signal. In steps U61, U62, in the case of multiple tanks 1, the temperature changes or pressure differences determined individually for each tank 1 and the associated first valve device 3 are compared with threshold values. Optionally, generating the error signal in step U7 can also include writing information identifying the tank 1 and the associated first valve device 3 together with the error entry into the data memory 62. For example, the error entry can contain an index that identifies the tank 1 and the associated first valve device 3. The method U shown schematically in Fig. 2 enables simple and efficient detection of inadmissibly high pressure losses at the first valve devices 3 when filling the tanks 1.
Fig. 3 zeigt beispielhaft ein weiteres Verfahren V zur Überwachung einer Befüllung eines Gastanksystems 100, das nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf das in Fig. 1 erläuterte System 100 beschrieben wird. Alternativ kann das Verfahren U auch in einem System mit nur einem Tank 1 durchgeführt werden. Fig. 3 shows an example of a further method V for monitoring the filling of a gas tank system 100, which is described below by way of example with reference to the system 100 explained in Fig. 1. Alternatively, the method U can also be carried out in a system with only one tank 1.
In Schritt V1 wird ein erster Druck in dem Hochdruckleitungssystem 2 erfasst. Beispielsweise kann der erste Druck kontinuierlich von dem ersten Drucksensor 4 erfasst und an die Steuerungseinrichtung 6 übermittelt werden. Somit kann die Steuerungseinrichtung 6 einen zeitlichen Druckverlauf des Drucks im Hochdruckleitungssystem 2 aufzeichnen. In step V1, a first pressure is detected in the high-pressure line system 2. For example, the first pressure can be continuously detected by the first pressure sensor 4 and transmitted to the control device 6. The control device 6 can thus record a temporal pressure curve of the pressure in the high-pressure line system 2.
In Schritt V2 wird eine erste Temperatur in dem Tank 1 bzw. in jedem Tank 1 erfasst, insbesondere mittels der Temperatursensoren 9, z.B. kontinuierlich. Die erfasste Temperatur kann an die Steuerungseinrichtung 6 übermittelt werden. Die Steuerungseinrichtung 6 kann somit einen Temperaturverlauf im Tank 1 aufzeichnen. In step V2, a first temperature in the tank 1 or in each tank 1 is recorded, in particular by means of the temperature sensors 9, e.g. continuously. The recorded temperature can be transmitted to the control device 6. The control device 6 can thus record a temperature profile in the tank 1.
In Schritt V3 erfolgt ein Zuführen von Gas in den Tank 1 bzw. in die Tanks 1 über das Hochdruckleitungssystem 2, also in einem Zustand, in dem die ersten Ventileinrichtungen 3 geöffnet sind. Hierbei wird dem Hochdruckleitungssystem 2 an der Zufuhreinrichtung 20 Gas aus einer Versorgungsquelle zugeführt und das Hochdruckleitungssystem 2 leitet das Gas in die Tanks 1 weiter. Die Durchflussregeleinrichtung 5 ist hierbei vorzugsweise geschlossen. Die erste Temperatur und der erste Druck können insbesondere vor dem Start der Gaszufuhr im Hochdruckleitungssystem 2 erfasst werden, insbesondere in einem Zustand, in dem die ersten Ventileinrichtungen 3 geöffnet und die Durchflussregeleinrichtung 5 geschlossen ist. Ein sich in diesem Zustand stationär einstellender Druck kann als erster Druck erfasst werden, und die sich stationär einstellende Temperatur als erste Temperatur. In Schritt V4 wird die Gaszufuhr in das Hochdruckleitungssystem 2 gestoppt Z.B. kann die Steuerungseinrichtung 6 ein Steuersignal an eine Schnittstelle (nicht gezeigt) ausgeben, welche mit einer Steuerung der Versorgungsquelle kommuniziert, um die Gaszufuhr zu stoppen. Beispielsweise kann die Gaszufuhr gestoppt werden, wenn im Hochdruckleitungssystem 2 ein vorbestimmter Druck erreicht ist. In step V3, gas is supplied to the tank 1 or the tanks 1 via the high-pressure line system 2, i.e. in a state in which the first valve devices 3 are open. In this case, gas is supplied to the high-pressure line system 2 at the supply device 20 from a supply source and the high-pressure line system 2 passes the gas on to the tanks 1. The flow control device 5 is preferably closed. The first temperature and the first pressure can be detected in particular before the start of the gas supply in the high-pressure line system 2, in particular in a state in which the first valve devices 3 are open and the flow control device 5 is closed. A pressure that is stationary in this state can be detected as the first pressure, and the temperature that is stationary as the first temperature. In step V4, the gas supply to the high-pressure line system 2 is stopped. For example, the control device 6 can output a control signal to an interface (not shown) which communicates with a control of the supply source in order to stop the gas supply. For example, the gas supply can be stopped when a predetermined pressure is reached in the high-pressure line system 2.
In Schritt V5 wird nach dem Stoppen der Gaszufuhr in Schritt V4 ein zweiter Druck im Hochdruckleitungssystem 2 erfasst, z.B. mittels des ersten Drucksensors 4. In step V5, after stopping the gas supply in step V4, a second pressure in the high-pressure line system 2 is detected, e.g. by means of the first pressure sensor 4.
In Schritt V6 erfolgt ein Erfassen einer zweiten Temperatur im Tank 1 nach dem Stoppen 1 (Schritt V4) der Gaszufuhr. Hierbei können die ersten Ventileinrichtungen 3 geöffnet und die Durchflussregeleinrichtung 5 geschlossen sein. Der sich in diesem Zustand stationär einstellende Druck kann als zweiter Druck erfasst werden, und die sich stationär einstellende Temperatur als zweite Temperatur. In step V6, a second temperature is recorded in the tank 1 after the gas supply has been stopped 1 (step V4). In this case, the first valve devices 3 can be opened and the flow control device 5 can be closed. The pressure that is stationary in this state can be recorded as the second pressure, and the temperature that is stationary as the second temperature.
In Schritt V7 werden eine Druckänderung im Hochdruckleitungssystem 2 aus dem ersten und dem zweiten Druck und eine Temperaturänderung im Tank 1 bzw. in jedem aus der ersten und der zweiten Temperatur ermittelt. Z.B. kann die Steuerungseinrichtung 6 jeweils eine Druckdifferenz für das Hochdruckleitungssystem 2 bilden, und für jeden Tank 1 eine individuelle Temperaturdifferenz, welche der jeweiligen Temperaturänderung entspricht. In step V7, a pressure change in the high-pressure line system 2 is determined from the first and second pressures and a temperature change in the tank 1 or in each is determined from the first and second temperatures. For example, the control device 6 can form a pressure difference for the high-pressure line system 2 and an individual temperature difference for each tank 1, which corresponds to the respective temperature change.
In Schritt V8 erfolgt ein Vergleichen, z.B. mittels der Steuerungseinrichtung 6, der ermittelten Temperaturänderung mit einem von der ermittelten Druckänderung abhängigen Temperaturänderungsschwellwert. Der Temperaturänderungsschwellwert kann zusätzlich abhängen von einer oder mehreren der folgenden Randbedingungen: dem ersten Druck, der ersten Temperatur, der Umgebungstemperatur. Letztere kann z.B. mittels eines weiteren Temperatursensors (nicht gezeigt) erfasst und an die Steuerungseinrichtung 6 übermittelt werden. In dem Datenspeicher 62 kann beispielsweise ein funktionaler Zusammenhang hinterlegt sein, der die Abhängigkeit des Temperaturänderungsschwellwert von der Druckänderung und gegebenenfalls von den weiteren Randbedingungen beschreibt und mit dessen Hilfe die Recheneinheit 61 den jeweiligen Temperaturänderungsschwellwert berechnen kann. Alternativ kann auch ein Look-up-Table im Datenspeicher 62 hinterlegt werden, in dem jeweils den Werten der Randbedingungen jeweils ein bestimmter Temperaturänderungsschwellwert zugeordnet ist. In step V8, a comparison is made, e.g. by means of the control device 6, of the determined temperature change with a temperature change threshold value dependent on the determined pressure change. The temperature change threshold value can additionally depend on one or more of the following boundary conditions: the first pressure, the first temperature, the ambient temperature. The latter can be detected e.g. by means of a further temperature sensor (not shown) and transmitted to the control device 6. In the data memory 62, for example, a functional relationship can be stored which determines the Dependence of the temperature change threshold value on the pressure change and, if applicable, on the other boundary conditions and with the aid of which the computing unit 61 can calculate the respective temperature change threshold value. Alternatively, a look-up table can be stored in the data memory 62 in which a specific temperature change threshold value is assigned to the values of the boundary conditions.
Wenn der Vergleich in Schritt V8 ergibt, dass die ermittelte Temperaturänderung den Temperaturänderungsschwellwert unterschreitet, wie dies in Fig. 3 durch das Symbol „+“ dargestellt ist, geht das Verfahren zu Schritt V9 über. Andernfalls, wie dies in Fig. 3 durch das Symbol dargestellt ist, kann das Verfahren V beispielsweise beendet werden (Block E). If the comparison in step V8 shows that the determined temperature change falls below the temperature change threshold value, as shown in Fig. 3 by the symbol "+", the method proceeds to step V9. Otherwise, as shown in Fig. 3 by the symbol , the method V can be terminated, for example (block E).
Der Schritt V8 kann für jeden Tank 1 einzeln durchgeführt werden. Hierbei kann die für den jeweiligen Tank 1 ermittelte Temperaturänderung mit einem für diesen Tank 1 individuellen Temperaturänderungsschwellwert oder mit einem für alle Tanks 1 gültigen Schwellwert verglichen werden. Alternativ ist auch denkbar, dass als Temperaturänderungsschwellwert eine maximal zulässige Differenz der Temperaturänderungen in den einzelnen Tanks 1 verwendet wird, und das Vergleichen V8 der ermittelten Temperaturänderung mit dem Temperaturänderungsschwellwert ein Ermitteln einer Differenz der Temperaturänderungen der einzelnen Tanks 1 und ein Vergleichen mit der maximal zulässigen Differenz umfasst. Das heißt, es wird überprüft, ob sich die einzelnen Tanks 1 unterschiedlich stark erwärmen. Falls sich einer der Tanks 1 deutlich weniger erwärmt als die anderen, insbesondere als derjenige Tank 1 , der sich am stärksten erwärmt, kann auf das Vorliegen einer unzureichenden Befüllung aufgrund eines unzulässigen Druckverlusts an der ersten Ventileinrichtung 3 geschlossen werden. Die Steuerungseinrichtung 6 kann hierzu die individuellen Temperaturänderungen der Tanks 1 miteinander vergleichen und eine Differenz zwischen der größten und der kleinsten der ermittelten Temperaturänderungen bilden und diese Differenz mit einem Schwellwert in Form einer maximal zulässigen Differenz vergleichen. Dadurch wird auf einfache Weise, insbesondere mit einem wenig Rechenleistung benötigenden Algorithmus, der Tank 1 und die zugehörige Ventileinrichtung 3 bestimmt, an der der größte Druckverlust auftritt. In Schritt V9 erzeugt die Steuerungseinrichtung 6 ein Fehlersignal. Beispielsweise kann dies ein Schreiben eines Fehlereintrags in den Datenspeicher 62 durch die Recheneinheit 61 umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungseinrichtung 6, insbesondere die Recheneinrichtung, ein Warnsignal ausgeben, z.B. in Form eines akustischen oder optischen Warnsignals. In Schritt V8 werden im Fall mehrerer Tanks 1 die individuell für jeden Tank 1 und die zugehörige erste Ventileinrichtung 3 ermittelten Temperaturänderungen mit Schwellwerten verglichen. Optional kann das Erzeugen des Fehlersignals in Schritt V9 auch ein Schreiben einer den TankStep V8 can be carried out individually for each tank 1. The temperature change determined for the respective tank 1 can be compared with a temperature change threshold value that is individual for this tank 1 or with a threshold value that is valid for all tanks 1. Alternatively, it is also conceivable that a maximum permissible difference in the temperature changes in the individual tanks 1 is used as the temperature change threshold value, and the comparison V8 of the determined temperature change with the temperature change threshold value comprises determining a difference in the temperature changes of the individual tanks 1 and comparing it with the maximum permissible difference. This means that it is checked whether the individual tanks 1 heat up to different degrees. If one of the tanks 1 heats up significantly less than the others, in particular than the tank 1 that heats up the most, it can be concluded that the tank is insufficiently filled due to an impermissible pressure loss at the first valve device 3. For this purpose, the control device 6 can compare the individual temperature changes of the tanks 1 with one another and form a difference between the largest and the smallest of the determined temperature changes and compare this difference with a threshold value in the form of a maximum permissible difference. This makes it easy to determine, in particular with an algorithm that requires little computing power, the tank 1 and the associated valve device 3 at which the greatest pressure loss occurs. In step V9, the control device 6 generates an error signal. For example, this can include writing an error entry into the data memory 62 by the computing unit 61. Alternatively or additionally, the control device 6, in particular the computing device, can output a warning signal, e.g. in the form of an acoustic or optical warning signal. In step V8, in the case of several tanks 1, the temperature changes determined individually for each tank 1 and the associated first valve device 3 are compared with threshold values. Optionally, the generation of the error signal in step V9 can also include writing an error entry into the tank
1 und die zugehörige erste Ventileinrichtung 3 identifizierenden Information zusammen mit dem Fehlereintrag in den Datenspeicher 62 umfassen. Z.B. kann der Fehlereintrag einen Index enthalten, der den Tank 1 und die zugehörige erste Ventileinrichtung 3 identifiziert. 1 and the associated first valve device 3 together with the error entry in the data memory 62. For example, the error entry can contain an index that identifies the tank 1 and the associated first valve device 3.
Das in Fig. 3 schematisch dargestellte Verfahren V ermöglicht eine einfache und effiziente Erkennung von unzulässig hohen Druckverlusten an den ersten Ventileinrichtungen 3 bei einer Befüllung der Tanks 1. Im Unterschied zum in Fig. The method V shown schematically in Fig. 3 enables simple and efficient detection of inadmissibly high pressure losses at the first valve devices 3 when filling the tanks 1. In contrast to the method shown in Fig.
2 dargestellten Verfahren U müssen nicht zwangsläufig kontinuierlich während der Befüllung der Druck im Hochdruckleitungssystem 2 und die Temperatur im Tank 1 überwacht werden. Für die Überwachung der Ventileinrichtungen 3 ist es bei dem Verfahren V ausreichend, dass vor Beginn und nach Ende der Befüllung Druck und Temperatur erfasst werden. Dadurch wird die Datenverarbeitung weiter erleichtert und kann mit noch geringerem Rechenaufwand erfolgen. 2, the pressure in the high-pressure line system 2 and the temperature in the tank 1 do not necessarily have to be monitored continuously during filling. For monitoring the valve devices 3, it is sufficient in method V that the pressure and temperature are recorded before the start and after the end of filling. This further simplifies data processing and can be carried out with even less computing effort.
Fig. 4 zeigt beispielhaft ein weiteres Verfahren W zur Überwachung einer Befüllung eines Gastanksystems 100, das nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf das in Fig. 1 erläuterte System 100 beschrieben wird. Fig. 4 shows an example of a further method W for monitoring a filling of a gas tank system 100, which is described below by way of example with reference to the system 100 explained in Fig. 1.
In Schritt W1 erfolgt ein Zuführen von Gas in die Tanks 1 über das Hochdruckleitungssystem 2 bei geöffneten ersten Ventileinrichtungen 3. Hierbei wird dem Hochdruckleitungssystem 2 an der Zufuhreinrichtung 20 Gas aus einer Versorgungsquelle zugeführt und das Hochdruckleitungssystem 2 leitet das Gas in die Tanks 1 weiter. Die Durchflussregeleinrichtung 5 ist hierbei vorzugsweise geschlossen. In Schritt W2 wird die Gaszufuhr in das Hochdruckleitungssystem 2 gestoppt. Z.B. kann die Steuerungseinrichtung 6 ein Steuersignal an eine Schnittstelle (nicht gezeigt) ausgeben, welche mit einer Steuerung der Versorgungsquelle kommuniziert, um die Gaszufuhr zu stoppen. Beispielsweise kann die Gaszufuhr gestoppt werden, wenn im Hochdruckleitungssystem 2 ein vorbestimmter Druck erreicht ist, welcher optional in Schritt W3, welcher nachfolgend erläutert wird, mittels des ersten Drucksensors 4 erfasst und an die Steuerungseinrichtung 6 übermittelt wird. In step W1, gas is supplied to the tanks 1 via the high-pressure line system 2 with the first valve devices 3 open. In this case, gas is supplied to the high-pressure line system 2 at the supply device 20 from a supply source and the high-pressure line system 2 passes the gas on to the tanks 1. The flow control device 5 is preferably closed in this case. In step W2, the gas supply to the high-pressure line system 2 is stopped. For example, the control device 6 can output a control signal to an interface (not shown) which communicates with a control of the supply source in order to stop the gas supply. For example, the gas supply can be stopped when a predetermined pressure is reached in the high-pressure line system 2, which is optionally detected in step W3, which is explained below, by means of the first pressure sensor 4 and transmitted to the control device 6.
In Schritt W3 wird ein Druck im Hochdruckleitungssystem 2 erfasst. Der Druck kann beispielsweise mittels des ersten Drucksensors 4 erfasst und an die Steuerungseinrichtung 6 übermittelt werden. Schritt W3 kann optional bereits während der Gaszufuhr (Schritt W1) ausgeführt werden und wird nach dem Stoppen der Gaszufuhr in Schritt W2 zumindest noch für einen vorbestimmten Zeitraum, z.B. einen Zeitraum in einem Bereich zwischen 2 und 20 Sekunden, ausgeführt. Die Erfassung des Drucks und die Übermittlung an die Steuerungseinrichtung 6 kann insbesondere kontinuierlich erfolgen. In step W3, a pressure in the high-pressure line system 2 is detected. The pressure can be detected, for example, by means of the first pressure sensor 4 and transmitted to the control device 6. Step W3 can optionally be carried out during the gas supply (step W1) and is carried out after the gas supply is stopped in step W2 for at least a predetermined period of time, e.g. a period in a range between 2 and 20 seconds. The detection of the pressure and the transmission to the control device 6 can in particular take place continuously.
In Schritt W4 wird ein Druckgradient im Hochdruckleitungssystem 2 aus dem erfassten Druck zumindest für den vorbestimmten Zeitraum nach dem Stoppen (Schritt W2) der Gaszufuhr ermittelt, z.B. mittels der Steuerungseinrichtung 6. Nach dem Stoppen der Gaszufuhr bleiben die ersten Ventileinrichtungen 3 während des vorbestimmten Zeitraums geöffnet. Dadurch kann ein Druckausgleich zwischen den Tanks 1 erfolgen, sofern diese ungleichmäßig befüllt sind. Dieser Ausgleichsvorgang resultiert in einem negativen Druckgradienten. Die ungleichmäßige Befüllung ist ein Zeichen dafür, dass an einer der ersten Ventileinrichtungen 3 ein hoher Druckverlust auftritt. In step W4, a pressure gradient in the high-pressure line system 2 is determined from the recorded pressure at least for the predetermined period of time after stopping (step W2) the gas supply, e.g. by means of the control device 6. After stopping the gas supply, the first valve devices 3 remain open for the predetermined period of time. This allows pressure equalization between the tanks 1 to take place if they are unevenly filled. This equalization process results in a negative pressure gradient. The uneven filling is a sign that a high pressure loss is occurring at one of the first valve devices 3.
In Schritt W5 erfolgt ein Vergleichen W5 des für den Zeitraum nach dem Stoppen (Schritt W2) der Gaszufuhr ermittelten Druckgradienten mit einem Schwellwert. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung 6 zunächst das Vorzeichen des Druckgradienten prüfen und ferner den Betrag des Druckgradienten mit einem Schwellwert für den Druckgradienten vergleichen, wenn der Druckgradient ein negatives Vorzeichen aufweist. Wenn der ermittelte Druckgradient negativ ist und ein Betrag des ermittelten Druckgradienten den Schwellwert überschreitet, geht das Verfahren zu Schritt W6 über, wie dies in Fig. 4 durch das Symbol „+“ dargestellt ist. Andernfalls kann das Verfahren W beispielsweise beendet werden (Block E), wie dies in Fig. 4 durch das Symbol dargestellt ist. In step W5, the pressure gradient determined for the period after stopping (step W2) the gas supply is compared with a threshold value. For example, the control device 6 can first check the sign of the pressure gradient and further compare the amount of the pressure gradient with a threshold value for the pressure gradient if the pressure gradient has a negative sign. If the determined pressure gradient is negative and an amount of the determined pressure gradient exceeds the threshold value, the method proceeds to step W6, as shown in Fig. 4 by the symbol "+". Otherwise, the method W can be terminated, for example (block E), as shown in Fig. 4 by the symbol .
In Schritt W6 erzeugt die Steuerungseinrichtung 6 ein Fehlersignal. Beispielsweise kann dies ein Schreiben eines Fehlereintrags in den Datenspeicher 62 durch die Recheneinheit 61 umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungseinrichtung 6, insbesondere die Recheneinrichtung, ein Warnsignal ausgeben, z.B. in Form eines akustischen oder optischen Warnsignals. In step W6, the control device 6 generates an error signal. For example, this can include writing an error entry into the data memory 62 by the computing unit 61. Alternatively or additionally, the control device 6, in particular the computing device, can output a warning signal, e.g. in the form of an acoustic or optical warning signal.
Das in Fig. 4 schematisch dargestellte Verfahren W ermöglicht eine einfache und effiziente Erkennung von unzulässig hohen Druckverlusten an den ersten Ventileinrichtungen 3 bei einer Befüllung der Tanks 1 . The method W shown schematically in Fig. 4 enables a simple and efficient detection of inadmissibly high pressure losses at the first valve devices 3 when filling the tanks 1.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Verfahren X zur Überwachung einer Befüllung eines Gastanksystems 100, das nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf das in Fig. 1 gezeigte Gastanksystem 100 erläutert wird. Fig. 5 shows a further method X for monitoring a filling of a gas tank system 100, which is explained below by way of example with reference to the gas tank system 100 shown in Fig. 1.
In Schritt X1 wird den Tanks 1 über das Hochdruckleitungssystem 2 Gas zugeführt. Hierbei sind die ersten Ventileinrichtungen 3 geöffnet und die Durchflussregeleinrichtung 5 ist vorzugsweise geschlossen. Dem Hochdruckleitungssystem 2 wird an der Zufuhreinrichtung 20 Gas aus einer Versorgungsquelle zugeführt und das Hochdruckleitungssystem 2 leitet das Gas in die Tanks 1 weiter. In step X1, gas is supplied to the tanks 1 via the high-pressure line system 2. In this case, the first valve devices 3 are opened and the flow control device 5 is preferably closed. Gas is supplied to the high-pressure line system 2 from a supply source at the supply device 20 and the high-pressure line system 2 passes the gas on to the tanks 1.
In Schritt X2 wird die Gaszufuhr in das Hochdruckleitungssystem 2 gestoppt. Z.B. kann die Steuerungseinrichtung 6 ein Steuersignal an eine Schnittstelle (nicht gezeigt) ausgeben, welche mit einer Steuerung der Versorgungsquelle kommuniziert, um die Gaszufuhr zu stoppen. Beispielsweise kann die Gaszufuhr gestoppt werden, wenn im Hochdruckleitungssystem 2 ein vorbestimmter Druck erreicht ist, welcher optional während der Ausführung von Schritt X1 mittels des ersten Drucksensors 4 erfasst und an die Steuerungseinrichtung 6 übermittelt wird. In Schritt X3 werden die ersten Ventileinrichtungen 3 geschlossen, so dass die Tanks 1 von dem Hochdruckleitungssystem 2 getrennt werden. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung 6 ein Steuersignal an die ersten Ventileinrichtungen 3 ausgeben, um diese vom geöffneten in den geschlossenen Zustand zu schalten. In step X2, the gas supply to the high-pressure line system 2 is stopped. For example, the control device 6 can output a control signal to an interface (not shown) which communicates with a control of the supply source in order to stop the gas supply. For example, the gas supply can be stopped when a predetermined pressure is reached in the high-pressure line system 2, which is optionally detected during the execution of step X1 by means of the first pressure sensor 4 and transmitted to the control device 6. In step X3, the first valve devices 3 are closed so that the tanks 1 are separated from the high-pressure line system 2. For example, the control device 6 can output a control signal to the first valve devices 3 in order to switch them from the open to the closed state.
Anschließend werden in Schritt X4 die ersten Ventileinrichtungen 3 wieder geöffnet, z.B. durch ein von der Steuerungseinrichtung 6 ausgegebenes Steuersignal, so dass die Tanks 1 wieder mit dem Hochdruckleitungssystem 2 verbunden werden. Optional kann zusätzlich die Durchflussregeleinrichtung 5 geöffnet werden, so dass dem Verbrauchersystem 205 durch das Hochdruckleitungssystem 2 Gas aus den Tanks 1 zugeführt wird. Subsequently, in step X4, the first valve devices 3 are opened again, e.g. by a control signal output by the control device 6, so that the tanks 1 are again connected to the high-pressure line system 2. Optionally, the flow control device 5 can also be opened so that gas from the tanks 1 is supplied to the consumer system 205 through the high-pressure line system 2.
Nach dem Öffnen der ersten Ventileinrichtungen 3 in Schritt X4 wird in Schritt X5 eine Temperatur in jedem Tank 1 erfasst, zumindest über einen vorbestimmten Erfassungszeitraum nach dem Öffnen X4 der ersten Ventileinrichtungen 3. Dies kann z.B. kontinuierlich mittels der Temperatursensoren 9 erfolgen, welche die erfassten Temperaturen an die Steuerungseinrichtung 6 übermitteln. After opening the first valve devices 3 in step X4, a temperature in each tank 1 is detected in step X5, at least over a predetermined detection period after opening X4 of the first valve devices 3. This can be done, for example, continuously by means of the temperature sensors 9, which transmit the detected temperatures to the control device 6.
In Schritt X6 wird eine Temperaturänderung in den Tanks 1 über den vorbestimmten Erfassungszeitraum aus den erfassten Temperaturen bestimmt oder ermittelt, z.B. mithilfe der Steuerungseinrichtung 6. Beispielsweise kann dies zunächst eine reine Bestimmung umfassen, ob eine Temperaturerhöhung oder ein Temperaturabfall in dem jeweiligen Tank 1 stattfindet. Wenn die Temperaturänderung einer Temperaturerhöhung entspricht, kann zusätzlich der Betrag der Temperaturänderung ermittelt werden. In step X6, a temperature change in the tanks 1 over the predetermined detection period is determined or ascertained from the detected temperatures, e.g. using the control device 6. For example, this can initially comprise a pure determination of whether a temperature increase or a temperature drop is taking place in the respective tank 1. If the temperature change corresponds to a temperature increase, the amount of the temperature change can also be ascertained.
In Schritt X7 werden die ermittelten Temperaturänderungen mit einem Temperaturänderungsschwellwert verglichen, beispielsweise durch die Steuerungseinrichtung. Hierbei kann die für den jeweiligen Tank 1 ermittelte Temperaturänderung mit einem für diesen Tank 1 individuellen Temperaturänderungsschwellwert oder mit einem für alle Tanks 1 gültigen Schwellwert verglichen werden. Wenn in Schritt X7 festgestellt wird, dass die Temperaturänderung in zumindest einem Tank 1 einer Temperaturerhöhung entspricht und die für diesen Tank 1 ermittelte Temperaturänderung den Temperaturänderungsschwellwert überschreitet, geht das Verfahren X zu Schritt X8 über, wie dies in Fig. 5 durch das Symbol „+“ angezeigt wird. Andernfalls, wie dies in Fig. 5 durch das Symbol dargestellt ist, kann das Verfahren X z.B. beendet werden (Block E). Eine Temperaturerhöhung in einem Tank 1 nach dem erneuten Öffnen der ersten Ventileinrichtungen 3 kann infolge einer Nachbefüllung dieses Tanks 1 aus den anderen Tanks 1 auftreten. Folglich war dieser Tank 1 nicht in gleichem Maße befüllt, wie die anderen Tanks 1 , was auf einen verminderten Durchfluss bzw. erhöhten Druckverlust in der zugehörigen ersten Ventileinrichtung 3. In step X7, the determined temperature changes are compared with a temperature change threshold value, for example by the control device. In this case, the temperature change determined for the respective tank 1 can be compared with a temperature change threshold value that is individual for this tank 1 or with a threshold value that is valid for all tanks 1. If it is determined in step X7 that the temperature change in at least one tank 1 corresponds to a temperature increase and the temperature change determined for this tank 1 exceeds the If the temperature change threshold value exceeds the value of the temperature change threshold value, the method X proceeds to step X8, as indicated in Fig. 5 by the symbol "+". Otherwise, as shown in Fig. 5 by the symbol , the method X can be terminated (block E). A temperature increase in a tank 1 after the first valve devices 3 have been reopened can occur as a result of this tank 1 being refilled from the other tanks 1. Consequently, this tank 1 was not filled to the same extent as the other tanks 1, which indicates a reduced flow or increased pressure loss in the associated first valve device 3.
In Schritt X8 erzeugt die Steuerungseinrichtung 6 ein Fehlersignal. Beispielsweise kann dies ein Schreiben eines Fehlereintrags in den Datenspeicher 62 durch die Recheneinheit 61 umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungseinrichtung 6, insbesondere die Recheneinrichtung, ein Warnsignal ausgeben, z.B. in Form eines akustischen oder optischen Warnsignals. In Schritt X7 werden 1 die individuell für jeden Tank 1 und die zugehörige erste Ventileinrichtung 3 ermittelten Temperaturänderungen mit dem Schwellwert verglichen. Optional kann das Erzeugen des Fehlersignals in Schritt X8 auch ein Schreiben einer den Tank 1 und die zugehörige erste Ventileinrichtung 3 identifizierenden Information zusammen mit dem Fehlereintrag in den Datenspeicher 62 umfassen. Z.B. kann der Fehlereintrag einen Index enthalten, der den Tank 1 und die zugehörige erste Ventileinrichtung 3 identifiziert. In step X8, the control device 6 generates an error signal. For example, this can include writing an error entry into the data memory 62 by the computing unit 61. Alternatively or additionally, the control device 6, in particular the computing device, can output a warning signal, e.g. in the form of an acoustic or optical warning signal. In step X7, the temperature changes determined individually for each tank 1 and the associated first valve device 3 are compared with the threshold value. Optionally, generating the error signal in step X8 can also include writing information identifying the tank 1 and the associated first valve device 3 together with the error entry into the data memory 62. For example, the error entry can contain an index that identifies the tank 1 and the associated first valve device 3.
Das in Fig. 5 schematisch dargestellte Verfahren X ermöglicht eine einfache und effiziente Erkennung von unzulässig hohen Druckverlusten an den ersten Ventileinrichtungen 3 bei einer Befüllung der Tanks 1. Bei dem Verfahren X muss während der Befüllung nicht zwangsläufig der Druck im Hochdruckleitungssystem 2 und die Temperatur im Tank 1 überwacht werden, um einen Druckverlust an einer ersten Ventileinrichtung 3 festzustellen. Für die Überwachung der Ventileinrichtungen 3 ist es bei dem Verfahren X ausreichend, dass nach der Befüllung bzw. bei einer anschließenden Entnahme von Gas aus den Tanks 1 die Temperaturentwicklung in den Tanks 1 unmittelbar nach dem Öffnen der ersten Ventileinrichtungen 3 überwacht wird. Fig. 6 zeigt ein weiteres Verfahren Y zur Überwachung einer Befüllung eines Gastanksystems 100, das nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf das in Fig. 1 gezeigte Gastanksystem 100 erläutert wird. The method X shown schematically in Fig. 5 enables simple and efficient detection of impermissibly high pressure losses at the first valve devices 3 when filling the tanks 1. With the method X, the pressure in the high-pressure line system 2 and the temperature in the tank 1 do not necessarily have to be monitored during filling in order to determine a pressure loss at a first valve device 3. For monitoring the valve devices 3, with the method X it is sufficient that after filling or during subsequent removal of gas from the tanks 1 the temperature development in the tanks 1 is monitored immediately after the opening of the first valve devices 3. Fig. 6 shows a further method Y for monitoring a filling of a gas tank system 100, which is explained below by way of example with reference to the gas tank system 100 shown in Fig. 1.
In Schritt Y1 wird den Tanks 1 über das Hochdruckleitungssystem 2 Gas zugeführt. Hierbei sind die ersten Ventileinrichtungen 3 geöffnet und die Durchflussregeleinrichtung 5 ist vorzugsweise geschlossen. Dem Hochdruckleitungssystem 2 wird an der Zufuhreinrichtung 20 Gas aus einer Versorgungsquelle zugeführt und das Hochdruckleitungssystem 2 leitet das Gas in die Tanks 1 weiter. In step Y1, gas is supplied to the tanks 1 via the high-pressure line system 2. In this case, the first valve devices 3 are opened and the flow control device 5 is preferably closed. Gas is supplied to the high-pressure line system 2 from a supply source at the supply device 20 and the high-pressure line system 2 passes the gas on to the tanks 1.
Im optionalen Schritt Y2 wird ein Befülldruck im Hochdruckleitungssystem 2 während des Zuführens Y1 von Gas 1 in die Tanks 1 erfasst, z.B. mittels des ersten Drucksensors 4, und an die Steuerungseinrichtung 6 übermittelt. In the optional step Y2, a filling pressure in the high-pressure line system 2 is detected during the supply Y1 of gas 1 into the tanks 1, e.g. by means of the first pressure sensor 4, and transmitted to the control device 6.
In Schritt Y3 wird die Gaszufuhr in das Hochdruckleitungssystem 2 gestoppt. Z.B. kann die Steuerungseinrichtung 6 ein Steuersignal an eine Schnittstelle (nicht gezeigt) ausgeben, welche mit einer Steuerung der Versorgungsquelle kommuniziert, um die Gaszufuhr zu stoppen. Beispielsweise kann die Gaszufuhr gestoppt werden, wenn im Hochdruckleitungssystem 2, wenn der erfasste Befülldruck einen Referenzwert erreicht. In step Y3, the gas supply to the high-pressure line system 2 is stopped. For example, the control device 6 can output a control signal to an interface (not shown) which communicates with a controller of the supply source in order to stop the gas supply. For example, the gas supply can be stopped when in the high-pressure line system 2, when the detected filling pressure reaches a reference value.
Ferner erfolgt ein Schließen (Schritt Y4) der Ventileinrichtungen 3, so dass die Tanks 1 von dem Hochdruckleitungssystem 2 getrennt werden. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung 6 ein Steuersignal an die ersten Ventileinrichtungen 3 ausgeben, um diese vom geöffneten in den geschlossenen Zustand zu schalten. Furthermore, the valve devices 3 are closed (step Y4) so that the tanks 1 are separated from the high-pressure line system 2. For example, the control device 6 can output a control signal to the first valve devices 3 in order to switch them from the open to the closed state.
Anschließend werden in Schritt Y5 die ersten Ventileinrichtungen 3 wieder geöffnet, z.B. durch ein von der Steuerungseinrichtung 6 ausgegebenes Steuersignal, so dass die Tanks 1 wieder mit dem Hochdruckleitungssystem 2 verbunden werden. Subsequently, in step Y5, the first valve devices 3 are opened again, e.g. by a control signal output by the control device 6, so that the tanks 1 are again connected to the high-pressure line system 2.
In Schritt Y6 wird ein vorbestimmter Massenstrom an Gas aus den Tanks 1 über das Hochdruckleitungssystem 2 entnommen. Beispielsweise kann die Durchflussregeleinrichtung 5 geöffnet werden, so dass dem Verbrauchersystem 205 durch das Hochdruckleitungssystem 2 Gas aus den Tanks 1 zugeführt wird. Hierzu gibt die Steuerungseinrichtung 6 ein Steuersignal an die Durchflussregeleinrichtung 5 aus, um diese in den geöffneten Zustand zu schalten. Der Massenstrom durch eine von der Brennstoffzellenanordnung 210 abgegebene elektrische Leistung bestimmt sein. In step Y6, a predetermined mass flow of gas is taken from the tanks 1 via the high-pressure line system 2. For example, the Flow control device 5 is opened so that gas from the tanks 1 is supplied to the consumer system 205 through the high-pressure line system 2. For this purpose, the control device 6 outputs a control signal to the flow control device 5 in order to switch it to the open state. The mass flow can be determined by an electrical power output by the fuel cell arrangement 210.
In Schritt Y7 wird ein Druckverlauf in dem Hochdruckleitungssystem 2 während des Entnehmens (Schritt Y6) des vorbestimmten Massenstroms erfasst. Beispielsweise kann der erste Drucksensor 4 den Druck im Hochdruckleitungssystem 2 kontinuierlich erfassen und an die Steuerungseinrichtung 6 übermitteln, so dass die Steuerungseinrichtung 6 den Druckverlauf aufzeichnet. In step Y7, a pressure curve in the high-pressure line system 2 is recorded during the removal (step Y6) of the predetermined mass flow. For example, the first pressure sensor 4 can continuously record the pressure in the high-pressure line system 2 and transmit it to the control device 6, so that the control device 6 records the pressure curve.
In Schritt Y8 erfolgt ein Vergleichen des erfassten Druckverlaufs mit einem vom entnommenen Massenstrom abhängigen Referenzdruckverlauf, insbesondere durch die Steuerungseinrichtung 6. Der Referenzdruckverlauf kann insbesondere vom Befülldruck abhängen, der in den Schritten Y1 -Y3 erreicht wurde. Das Vergleichen des erfassten Druckverlaufs mit dem Referenzdruckverlauf kann insbesondere ein Ermitteln eines Druckgradienten des erfassten Druckverlaufs und ein Vergleichen mit einem Referenzdruckgradienten des Referenzdruckverlaufs umfassen. Bei der Entnahme von Gas aus den Tanks 1 sinkt der Druck im Hochdruckleitungssystem 2 kontinuierlich mit der Entleerung der Tanks 1 ab. Der resultierende Druckgradient hängt vom Befülldruck ab, wobei, wenn alle Tanks 1 gleichmäßig befüllt sind, aus dem Befülldruck bei bekannter Temperatur die sich in den Tanks 1 befindliche Gasmasse näherungsweise berechnet werden kann, z.B. mithilfe der idealen Gasgleichung. Wenn ein bekannter Massenstrom aus dem System 100 entnommen wird, ergibt sich ein typischer sinkender Druckverlauf (Referenzdruckverlauf) im Hochdruckleitungssystem 2. Wenn jedoch einer der Tanks 1 nicht vollständig oder im Extremfall so gut wie gar nicht befüllt wurde, weil der Druckverlust an der zugehörigen ersten Ventileinrichtung 3 während der Befüllung (Schritt Y1) sehr hoch war, fällt der Druck im Hochdruckleitungssystem 2 schneller ab, als dies bei dem bekannten Massenstrom erwartet würde. Der Betrag des Druckgradienten weicht in diesem Fall um mehr als einen Schwellwert vom Betrag des Druckgradienten des Referenzdruckverlaufs ab. In step Y8, the recorded pressure curve is compared with a reference pressure curve that depends on the mass flow removed, in particular by the control device 6. The reference pressure curve can depend in particular on the filling pressure that was reached in steps Y1 -Y3. Comparing the recorded pressure curve with the reference pressure curve can in particular comprise determining a pressure gradient of the recorded pressure curve and comparing it with a reference pressure gradient of the reference pressure curve. When gas is removed from the tanks 1, the pressure in the high-pressure line system 2 drops continuously as the tanks 1 are emptied. The resulting pressure gradient depends on the filling pressure, whereby, if all tanks 1 are evenly filled, the gas mass in the tanks 1 can be approximately calculated from the filling pressure at a known temperature, e.g. using the ideal gas equation. If a known mass flow is taken from the system 100, a typical decreasing pressure curve (reference pressure curve) results in the high-pressure line system 2. However, if one of the tanks 1 was not completely filled or, in extreme cases, was hardly filled at all because the pressure loss at the associated first valve device 3 was very high during filling (step Y1), the pressure in the high-pressure line system 2 drops faster than would be expected with the known mass flow. The amount of the pressure gradient In this case, the pressure gradient deviates from the value of the reference pressure curve by more than one threshold value.
Wenn in Schritt Y8 festgestellt wird, dass der erfasste Druckverlauf außerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs um den Referenzdruckverlauf liegt, z.B. weil der Druckgradient des erfassten Druckverlaufs um mehr als einen Schwellwert vom Referenzdruckgradienten abweicht, wie dies in Fig. 6 durch das Symbol „+“ dargestellt ist, geht das Verfahren zu Schritt Y9 über. Andernfalls kann das Verfahren Y z.B. beendet werden (Block E), wie dies in Fig. 6 durch das Symbol angezeigt ist. If it is determined in step Y8 that the recorded pressure curve is outside a predetermined tolerance range around the reference pressure curve, e.g. because the pressure gradient of the recorded pressure curve deviates from the reference pressure gradient by more than a threshold value, as shown in Fig. 6 by the symbol "+", the method goes to step Y9. Otherwise, the method Y can be terminated, e.g. (block E), as shown in Fig. 6 by the symbol.
In Schritt Y6 erzeugt die Steuerungseinrichtung 6 ein Fehlersignal. Beispielsweise kann dies ein Schreiben eines Fehlereintrags in den Datenspeicher 62 durch die Recheneinheit 61 umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungseinrichtung 6, insbesondere die Recheneinrichtung, ein Warnsignal ausgeben, z.B. in Form eines akustischen oder optischen Warnsignals. In step Y6, the control device 6 generates an error signal. For example, this can include writing an error entry into the data memory 62 by the computing unit 61. Alternatively or additionally, the control device 6, in particular the computing device, can output a warning signal, e.g. in the form of an acoustic or optical warning signal.
Das in Fig. 6 schematisch dargestellte Verfahren Y ermöglicht eine einfache und effiziente Erkennung von unzulässig hohen Druckverlusten an den ersten Ventileinrichtungen 3 bei einer Befüllung der Tanks 1. The method Y shown schematically in Fig. 6 enables a simple and efficient detection of inadmissibly high pressure losses at the first valve devices 3 when filling the tanks 1.
Die in den Fign. 2 bis 6 dargestellten Verfahren U, V, W, X, Y stellen verschiedene Möglichkeiten dar, das Vorliegen eines unzulässig hohen Druckverlustes an einer der ersten Ventileinrichtungen 3 während der Befüllung des Gastanksystems 100 zu detektieren. Die Verfahren V, W, X, Y der Fign. 3 bis 6 und die Variante des Verfahrens U aus Fig. 2, bei dem die Schritte U42, U52 und U62 durchgeführt werden, sind dabei nicht auf eine Erfassung des Drucks in den Tanks 1 angewiesen. Die in den Fign. 2 bis 6 dargestellten Verfahren U, V, W, X, Y können auch in Kombination ausgeführt werden. The methods U, V, W, X, Y shown in Figs. 2 to 6 represent various possibilities for detecting the presence of an impermissibly high pressure loss at one of the first valve devices 3 during the filling of the gas tank system 100. The methods V, W, X, Y of Figs. 3 to 6 and the variant of the method U from Fig. 2, in which the steps U42, U52 and U62 are carried out, are not dependent on detecting the pressure in the tanks 1. The methods U, V, W, X, Y shown in Figs. 2 to 6 can also be carried out in combination.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind auch Kombinationen der voranstehenden Ausführungsbeispiele denkbar. Although the present invention has been explained above using exemplary embodiments, it is not limited thereto, but can be modified in many ways. In particular, combinations of the above exemplary embodiments are also conceivable.

Claims

Ansprüche Expectations
1 . Verfahren (U) zur Überwachung einer Befüllung eines Gastanksystems (100), umfassend: 1 . Method (U) for monitoring a filling of a gas tank system (100), comprising:
Zuführen (U1) von Gas in einen Tank (1) des Gastanksystems (100) über ein Hochdruckleitungssystem (2), das über eine sich in geöffnetem Zustand befindliche Ventileinrichtung (3) mit dem Tank (1) verbunden ist; Erfassen (U2) eines ersten Drucks im Hochdruckleitungssystem (2) über einen vorbestimmten Erfassungszeitraum während des Zuführens (U1) von Gas in den Tank (1); Supplying (U1) gas into a tank (1) of the gas tank system (100) via a high-pressure line system (2) which is connected to the tank (1) via a valve device (3) in the open state; detecting (U2) a first pressure in the high-pressure line system (2) over a predetermined detection period during the supply (U1) of gas into the tank (1);
Ermitteln (U3) eines Druckgradienten im Hochdruckleitungssystem aus dem erfassten Druck; Determining (U3) a pressure gradient in the high-pressure line system from the measured pressure;
Erfassen (U41) eines zweiten Drucks oder Erfassen (U42) einer Temperatur im Tank (1) während des Erfassungszeitraums; detecting (U41) a second pressure or detecting (U42) a temperature in the tank (1) during the detection period;
Ermitteln (U51) einer Druckdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Druck oder Ermitteln (U52) einer Temperaturänderung während des Erfassungszeitraums; und Determining (U51) a pressure difference between the first and second pressures or determining (U52) a temperature change during the detection period; and
Vergleichen (U61) der ermittelten Druckdifferenz mit einem vom ersten Druck und vom Druckgradienten abhängigen Druckschwellwert oder Vergleichen (U62) der ermittelten Temperaturänderung mit einem vom ersten Druck und vom Druckgradienten abhängigen Temperaturänderungsschwellwert; und Comparing (U61) the determined pressure difference with a pressure threshold value dependent on the first pressure and the pressure gradient or comparing (U62) the determined temperature change with a temperature change threshold value dependent on the first pressure and the pressure gradient; and
Erzeugen (U7) eines Fehlersignals mittels einer Steuerungseinrichtung (6), wenn die ermittelte Druckdifferenz den Druckschwellwert überschreitet oder die ermittelte Temperaturänderung den Temperaturänderungsschwellwert unterschreitet. Generating (U7) an error signal by means of a control device (6) if the determined pressure difference exceeds the pressure threshold value or the determined temperature change falls below the temperature change threshold value.
2. Verfahren (V) zur Überwachung einer Befüllung eines Gastanksystems (100), umfassend: 2. Method (V) for monitoring a filling of a gas tank system (100), comprising:
Erfassen (V1) eines ersten Drucks in einem Hochdruckleitungssystem (2), das über eine Ventileinrichtung (3) mit einem Tank (1) des Gastanksystems (100) verbunden ist; Erfassen (V2) einer ersten Temperatur im Tank (1); Zuführen (V3) von Gas in den Tank (1) über das Hochdruckleitungssystem (2); Detecting (V1) a first pressure in a high-pressure line system (2) which is connected to a tank (1) of the gas tank system (100) via a valve device (3); Detecting (V2) a first temperature in the tank (1); supplying (V3) gas into the tank (1) via the high-pressure line system (2);
Stoppen (V4) der Gaszufuhr; Stop (V4) the gas supply;
Erfassen (V5) eines zweiten Drucks im Hochdruckleitungssystem (2) nach dem Stoppen (V4) der Gaszufuhr; Detecting (V5) a second pressure in the high pressure line system (2) after stopping (V4) the gas supply;
Erfassen (V6) einer zweiten Temperatur im Tank (1) nach dem Stoppen (V4) der Gaszufuhr; Detecting (V6) a second temperature in the tank (1) after stopping (V4) the gas supply;
Ermitteln (V7) einer Druckänderung im Hochdruckleitungssystem (2) aus dem ersten und dem zweiten Druck, und einer Temperaturänderung im Tank (1) aus der ersten und der zweiten Temperatur; Determining (V7) a pressure change in the high-pressure line system (2) from the first and the second pressure, and a temperature change in the tank (1) from the first and the second temperature;
Vergleichen (V8) der ermittelten Temperaturänderung mit einem von der ermittelten Druckänderung abhängigen Temperaturänderungsschwellwert; und Erzeugen (V9) eines Fehlersignals mittels einer Steuerungseinrichtung (6), wenn die ermittelte Temperaturänderung den Temperaturänderungsschwellwert unterschreitet. Verfahren (V) nach Anspruch 2, wobei der Temperaturänderungsschwellwert zusätzlich abhängt von einem oder mehreren der folgenden Randbedingungen: dem ersten Druck, der ersten Temperatur, der Umgebungstemperatur. Verfahren (U, V) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Gastanksystem (100) mehrere Tanks (1) aufweist, von denen jeder über eine Ventileinrichtung (3) mit dem Hochdruckleitungssystem (2) verbunden ist und denen allen über das Hochdruckleitungssystem (2) Gas zugeführt wird, wobei als Temperaturschwellwert eine maximal zulässige Differenz der Temperaturänderungen in den einzelnen Tanks (1) verwendet wird, und wobei das Vergleichen (U62, V8) der ermittelten Temperaturänderung mit dem Temperaturänderungsschwellwert ein Ermitteln einer Differenz der Temperaturänderungen der einzelnen Tanks (1) und ein Vergleichen mit der maximal zulässigen Differenz umfasst. Verfahren (W) zur Überwachung einer Befüllung eines Gastanksystems (100) mit mehreren Tanks (1), umfassend: Comparing (V8) the determined temperature change with a temperature change threshold value dependent on the determined pressure change; and generating (V9) an error signal by means of a control device (6) if the determined temperature change falls below the temperature change threshold value. Method (V) according to claim 2, wherein the temperature change threshold value additionally depends on one or more of the following boundary conditions: the first pressure, the first temperature, the ambient temperature. Method (U, V) according to one of the preceding claims, wherein the gas tank system (100) has a plurality of tanks (1), each of which is connected to the high-pressure line system (2) via a valve device (3) and to all of which gas is supplied via the high-pressure line system (2), wherein a maximum permissible difference in the temperature changes in the individual tanks (1) is used as the temperature threshold value, and wherein comparing (U62, V8) the determined temperature change with the temperature change threshold value comprises determining a difference in the temperature changes of the individual tanks (1) and comparing it with the maximum permissible difference. Method (W) for monitoring a filling of a gas tank system (100) with several tanks (1), comprising:
Zuführen (W1) von Gas in die Tanks (1) über ein Hochdruckleitungssystem (2), das über jeweils eine sich in geöffnetem Zustand befindliche Ventileinrichtung (3) mit jedem Tank (1) verbunden ist; Supplying (W1) gas into the tanks (1) via a high-pressure line system (2) which is connected to each tank (1) via a valve device (3) in the open state;
Stoppen (W2) der Gaszufuhr in das Hochdruckleitungssystem (2); Erfassen (W3) eines Drucks im Hochdruckleitungssystem (2); Stopping (W2) the gas supply to the high-pressure line system (2); detecting (W3) a pressure in the high-pressure line system (2);
Ermitteln (W4) eines Druckgradienten im Hochdruckleitungssystem (2) aus dem erfassten Druck zumindest für einen Zeitraum nach dem Stoppen (W2) der Gaszufuhr; Determining (W4) a pressure gradient in the high-pressure line system (2) from the detected pressure at least for a period of time after stopping (W2) the gas supply;
Vergleichen (W5) des für den Zeitraum nach dem Stoppen (W2) der Gaszufuhr ermittelten Druckgradienten mit einem Schwellwert; und Erzeugen (W6) eines Fehlersignals mittels einer Steuerungseinrichtung (6), wenn der ermittelte Druckgradient negativ ist und ein Betrag des ermittelten Druckgradienten den Schwellwert überschreitet. Verfahren (X) zur Überwachung einer Befüllung eines Gastanksystems (100) mit mehreren Tanks (1), umfassend: Comparing (W5) the pressure gradient determined for the period after stopping (W2) the gas supply with a threshold value; and generating (W6) an error signal by means of a control device (6) if the determined pressure gradient is negative and an amount of the determined pressure gradient exceeds the threshold value. Method (X) for monitoring a filling of a gas tank system (100) with several tanks (1), comprising:
Zuführen (X1) von Gas in die Tanks (1) über ein Hochdruckleitungssystem (2), das über jeweils eine sich in geöffnetem Zustand befindliche Ventileinrichtung (3) mit jedem Tank (1) verbunden ist; Supplying (X1) gas into the tanks (1) via a high-pressure line system (2) which is connected to each tank (1) via a valve device (3) in the open state;
Stoppen (X2) der Gaszufuhr in das Hochdruckleitungssystem (2); Stopping (X2) the gas supply to the high pressure line system (2);
Schließen (X3) der Ventileinrichtungen (3), so dass die Tanks (1) von dem Hochdruckleitungssystem (2) getrennt werden; Closing (X3) the valve devices (3) so that the tanks (1) are separated from the high-pressure line system (2);
Öffnen (X4) der Ventileinrichtungen (3), so dass die Tanks (1) wieder mit dem Hochdruckleitungssystem (2) verbunden werden; Opening (X4) the valve devices (3) so that the tanks (1) are reconnected to the high-pressure line system (2);
Erfassen (X5) einer Temperatur in jedem Tank (1) nach dem Öffnen (X4) der Ventileinrichtungen (3) über einen vorbestimmten Erfassungszeitraum; Detecting (X5) a temperature in each tank (1) after opening (X4) of the valve devices (3) over a predetermined detection period;
Ermitteln (X6) einer Temperaturänderung in den Tanks (1) über den vorbestimmten Erfassungszeitraum aus den erfassten Temperaturen; Vergleichen (X7) der ermittelten Temperaturänderungen mit einem Temperaturänderungsschwellwert; und Erzeugen (X8) eines Fehlersignals mittels einer Steuerungseinrichtung (6), wenn die Temperaturänderung in zumindest einem Tank (1) einer Temperaturerhöhung entspricht und die für diesen Tank (1) ermittelte Temperaturänderung den Temperaturänderungsschwellwert überschreitet. Verfahren (Y) zur Überwachung einer Befüllung eines Gastanksystems (100) mit mehreren Tanks (1), umfassend: Determining (X6) a temperature change in the tanks (1) over the predetermined detection period from the detected temperatures; comparing (X7) the determined temperature changes with a temperature change threshold value; and Generating (X8) an error signal by means of a control device (6) if the temperature change in at least one tank (1) corresponds to a temperature increase and the temperature change determined for this tank (1) exceeds the temperature change threshold value. Method (Y) for monitoring a filling of a gas tank system (100) with several tanks (1), comprising:
Zuführen (Y1) von Gas in die Tanks (1) über ein Hochdruckleitungssystem (2), das über jeweils eine sich in geöffnetem Zustand befindliche Ventileinrichtung (3) mit jedem Tank (1) verbunden ist; Supplying (Y1) gas into the tanks (1) via a high-pressure line system (2) which is connected to each tank (1) via a valve device (3) in the open state;
Stoppen (Y3) der Gaszufuhr in das Hochdruckleitungssystem (2); Stopping (Y3) the gas supply to the high pressure line system (2);
Schließen (Y4) der Ventileinrichtungen (3), so dass die Tanks (1) von dem Hochdruckleitungssystem (2) getrennt werden; Closing (Y4) the valve devices (3) so that the tanks (1) are separated from the high-pressure line system (2);
Öffnen (Y5) der Ventileinrichtungen (3), so dass die Tanks (1) wieder mit dem Hochdruckleitungssystem (2) verbunden werden; Opening (Y5) the valve devices (3) so that the tanks (1) are reconnected to the high-pressure line system (2);
Entnehmen (Y6) eines vorbestimmten Massenstroms an Gas aus den Tanks (1) über das Hochdruckleitungssystem (2); Extracting (Y6) a predetermined mass flow of gas from the tanks (1) via the high-pressure line system (2);
Erfassen (Y7) eines Druckverlaufs in dem Hochdruckleitungssystem (2) während des Entnehmens (Y6) des vorbestimmten Massenstroms; Vergleichen (Y8) des erfassten Druckverlaufs mit einem vom entnommenen Massenstrom abhängigen Referenzdruckverlauf; und Erzeugen (Y9) eines Fehlersignals mittels einer Steuerungseinrichtung (6), wenn der erfasste Druckverlauf außerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs um den Referenzdruckverlauf liegt. Verfahren (Y) nach Anspruch 7, zusätzlich aufweisend: Detecting (Y7) a pressure curve in the high-pressure line system (2) during the extraction (Y6) of the predetermined mass flow; comparing (Y8) the detected pressure curve with a reference pressure curve dependent on the extracted mass flow; and generating (Y9) an error signal by means of a control device (6) if the detected pressure curve lies outside a predetermined tolerance range around the reference pressure curve. Method (Y) according to claim 7, additionally comprising:
Erfassen (Y2) eines Befülldrucks im Hochdruckleitungssystem (2) während des Zuführens (Y1) von Gas (1) in die Tanks (1); wobei das Stoppen (Y3) der Gaszufuhr erfolgt, wenn der erfasste Befülldruck einen Referenzwert erreicht; und wobei der Referenzdruckverlauf vom Befülldruck abhängt. Verfahren (Y) nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Vergleichen (Y8) des erfassten Druckverlaufs mit dem Referenzdruckverlauf ein Ermitteln eines Druckgradienten des erfassten Druckverlaufs und ein Vergleichen mit einem Referenzdruckgradienten des Referenzdruckverlaufs umfasst, wobei das Fehlersignal erzeugt wird, wenn der Druckgradient des erfassten Druckverlaufs um mehr als einen Schwellwert vom Referenzdruckgradienten abweicht. Gastanksystem (100), insbesondere für ein Brennstoffzellensystem (200), aufweisend: eine Mehrzahl an Tanks (1) zur Aufnahme von Gas; ein Hochdruckleitungssystem (2); eine der Anzahl an Tanks (1) entsprechende Anzahl an Ventileinrichtungen (3), von denen jede zwischen einem geöffneten Zustand, in dem sie den jeweiligen Tank (1) mit dem Hochdruckleitungssystem (2) verbindet, und einem geschlossenen Zustand schaltbar ist, in dem sie den jeweiligen Tank (1) von dem Hochdruckleitungssystem (2) trennt; einen ersten Drucksensor (4) zum Erfassen eines Drucks im Hochdruckleitungssystem (2); eine der Anzahl an Tanks (1) entsprechende Anzahl zweiter Drucksensoren (7) und/oder Temperatursensoren (9) zum Erfassen eines Drucks und/oder einer Temperatur in jedem Tank (1); einen mit dem Hochdruckleitungssystem (2) verbundenen Zufuhranschluss (20) zum Anschließen eines Betankungssystems; und eine Steuerungseinrichtung (6), welche mit den Ventileinrichtungen (3), dem ersten Drucksensor (4) und den zweiten Drucksensoren (7) und/oder den zweiten Temperatursensoren (9) signalleitend verbunden und dazu eingerichtet ist, das Gastanksystem (100) zur Ausführung eines Verfahrens (M, V, W, X, Y) nach einem der voranstehenden Ansprüche zu veranlassen. Detecting (Y2) a filling pressure in the high-pressure line system (2) during the supply (Y1) of gas (1) into the tanks (1); wherein the gas supply is stopped (Y3) when the detected filling pressure reaches a reference value; and wherein the reference pressure curve depends on the filling pressure. Method (Y) according to claim 7 or 8, wherein the comparison (Y8) of the detected pressure curve with the reference pressure curve comprises determining a pressure gradient of the detected pressure curve and comparing it with a reference pressure gradient of the reference pressure curve, wherein the error signal is generated if the pressure gradient of the detected pressure curve deviates from the reference pressure gradient by more than a threshold value. Gas tank system (100), in particular for a fuel cell system (200), comprising: a plurality of tanks (1) for receiving gas; a high-pressure line system (2); a number of valve devices (3) corresponding to the number of tanks (1), each of which can be switched between an open state in which it connects the respective tank (1) to the high-pressure line system (2) and a closed state in which it separates the respective tank (1) from the high-pressure line system (2); a first pressure sensor (4) for detecting a pressure in the high-pressure line system (2); a number of second pressure sensors (7) and/or temperature sensors (9) corresponding to the number of tanks (1) for detecting a pressure and/or a temperature in each tank (1); a supply connection (20) connected to the high-pressure line system (2) for connecting a refueling system; and a control device (6) which is connected in a signal-conducting manner to the valve devices (3), the first pressure sensor (4) and the second pressure sensors (7) and/or the second temperature sensors (9) and is designed to cause the gas tank system (100) to carry out a method (M, V, W, X, Y) according to one of the preceding claims.
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