DE102018121267A1 - Method for operating a motor vehicle and motor vehicle - Google Patents

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Christopher Detmar
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Bayerische Motoren Werke AG
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Abstract

Hier offenbarte Technologie betrifft insbesondere ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einem Druckbehälter. Das Verfahren umfasst die Schritte: i) Erstellen eines Kennfeldes, wobei das Kennfeld das Temperaturverhalten des Mediums im Druckbehälter an verschiedenen Orten innerhalb des Druckbehälters in Abhängigkeit der Druckänderung beschreibt; ii) Messen der Temperatur an einem Ort innerhalb des Druckbehälters; und iii) basierend auf der gemessenen Temperatur und dem Kennfeld Berechnung von mindestens einem Extremwert der Temperatur und/oder von mindestens einem Durchschnittwert der Temperatur.Technology disclosed here relates in particular to a method for operating a motor vehicle with at least one pressure vessel. The method comprises the steps: i) creating a map, the map describing the temperature behavior of the medium in the pressure vessel at various locations within the pressure vessel as a function of the pressure change; ii) measuring the temperature at a location within the pressure vessel; and iii) calculation of at least one extreme value of the temperature and / or of at least one average value of the temperature based on the measured temperature and the characteristic diagram.

Description

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem Druckbehältersystem. Ferner umfasst die hier offenbarte Technologie ein Kraftfahrzeug, welches eingerichtet ist, mindestens ein Verfahren der hier offenbarten Verfahren durchzuführen. Kraftfahrzeuge mit einem Druckbehältersystem sind als solche bekannt.The technology disclosed here relates to a method for operating a motor vehicle with a pressure container system. Furthermore, the technology disclosed here comprises a motor vehicle which is set up to carry out at least one method of the methods disclosed here. Motor vehicles with a pressure container system are known as such.

Während der Befüllung eines Druckbehälters des Druckbehältersystems entsteht durch die Kompression des Brennstoffs Wärme. Dadurch erwärmt sich während der Betankung der Druckbehälter. Wird eine obere Grenztemperatur für den Druckbehälter überschritten, so steigt die Wahrscheinlichkeit, dass der Druckbehälter beschädigt wird. Gleichsam entsteht während der Entnahme von Brennstoff aus dem Druckbehälter Expansionskälte, die den Druckbehälter abkühlt. Wird eine untere Grenztemperatur für den Druckbehälter unterschritten, so steigt ebenfalls die Wahrscheinlichkeit, dass der Druckbehälter beschädigt wird. Die Gefahr einer unzulässig hohen Erwärmung bzw. Abkühlung vom Druckbehälter kann durch eine langsame Befüllung bzw. Entnahme verringert werden. In der Praxis möchte ein Fahrzeugnutzer jedoch den Druckbehälter möglichst schnell betanken und im Hochlastbereich vergleichsweise große Mengen an Brennstoff entnehmen. Daher besteht ein Bedürfnis, einen ansonsten bekannten Druckbehälter möglichst schnell mit Brennstoff zu befüllen bzw. möglichst schnell Brennstoff aus dem Druckbehälter zu entnehmen. Ferner bildet sich während der Befüllung bzw. Entnahme sowie aufgrund von Stratifikation ein ungleichmäßiges Temperaturfeld im Druckbehälter aus. Sofern die Temperatur nur an einer Stelle oder an wenigen Stellen im Druckbehälter ermittelt wird, so kann die Gesamtbrennstoffdichte bzw. die gesamte Brennstoffmasse nur ungenau bestimmt werden.During the filling of a pressure vessel of the pressure vessel system, heat is generated by the compression of the fuel. This warms up the pressure tank during refueling. If an upper limit temperature for the pressure vessel is exceeded, the likelihood that the pressure vessel will be damaged increases. Expansion cold, which cools the pressure vessel, also arises during the removal of fuel from the pressure vessel. If the temperature falls below a lower limit for the pressure vessel, the likelihood that the pressure vessel will be damaged also increases. The risk of inadmissibly high heating or cooling of the pressure vessel can be reduced by slowly filling or removing. In practice, however, a vehicle user would like to refuel the pressure container as quickly as possible and draw comparatively large amounts of fuel in the high-load range. There is therefore a need to fill an otherwise known pressure vessel with fuel as quickly as possible or to remove fuel from the pressure vessel as quickly as possible. Furthermore, an uneven temperature field forms in the pressure vessel during filling or removal and due to stratification. If the temperature is only determined at one point or at a few points in the pressure vessel, the total fuel density or the total fuel mass can only be determined inaccurately.

Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie die Befüllung mit bzw. Entnahme von Brennstoff zu verbessern, wobei sich dies bevorzugt nicht oder nur unwesentlich auswirkt auf Bauraum, Gewicht, Herstellungskosten und/oder Fahrzeugsicherheit. Ferner ist es eine Aufgabe, die Dichte bzw. Masse des gespeicherten Brennstoffs genauer zu bestimmen. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.It is a preferred object of the technology disclosed herein to reduce or remedy at least one disadvantage of a previously known solution or to propose an alternative solution. It is in particular a preferred object of the technology disclosed here to improve the filling with or removal of fuel, this preferably having no or only an insignificant effect on installation space, weight, manufacturing costs and / or vehicle safety. It is also a task to determine the density or mass of the stored fuel more precisely. Further preferred tasks can result from the advantageous effects of the technology disclosed here. The object (s) is / are achieved by the subject matter of the independent claims. The dependent claims represent preferred configurations.

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Druckbehältersystem (z.B. Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge). Ein solches Fahrzeug kann beispielsweise ein Fahrzeug sein, das mit einem Brennstoffzellensystem als Energiewandler ausgestattet ist.The technology disclosed here relates to a motor vehicle with a pressure container system (e.g. passenger cars, motorcycles, commercial vehicles). Such a vehicle can be, for example, a vehicle that is equipped with a fuel cell system as an energy converter.

Das Druckbehältersystem dient zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigem Brennstoff. Das Druckbehältersystem kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das mit komprimiertem („Compressed Natural Gas“ = CNG) oder verflüssigtem (LNG) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird. Das Druckbehältersystem ist mit mindestens einem Energiewandler fluidverbunden, der eingerichtet ist, die chemische Energie des Brennstoffs in andere Energieformen umzuwandeln.The pressure vessel system is used to store fuel which is gaseous under ambient conditions. The pressure container system can be used, for example, in a motor vehicle that is operated with compressed ("compressed natural gas" = CNG) or liquefied (LNG) natural gas or with hydrogen. The pressure vessel system is fluidly connected to at least one energy converter, which is set up to convert the chemical energy of the fuel into other forms of energy.

Ein solches Druckbehältersystem umfasst mindestens einen Druckbehälter, insbesondere einem composite overwrapped pressure vessel (=COPV). Der Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter (= CcH2 oder COP) oder ein Hochdruckgasbehälter (= CGH2) sein.Such a pressure vessel system comprises at least one pressure vessel, in particular a composite overwrapped pressure vessel (= COPV). The pressure vessel can be, for example, a cryogenic pressure vessel (= CcH2 or COP) or a high pressure gas vessel (= CGH2).

Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, bei Umgebungstemperaturen Brennstoff dauerhaft bei einem nominalen Betriebsdruck (auch nominal working pressure oder NWP genannt) von ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), ferner bevorzugt von ca. 700 barü oder mehr zu speichern. Ein kryogener Druckbehälter ist geeignet, den Brennstoff bei den vorgenannten Betriebsdrücken auch bei Temperaturen zu speichern, die deutlich unter der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeuges liegen.High-pressure gas containers are designed to store fuel permanently at ambient temperatures at a nominal operating pressure (also called nominal working pressure or NWP) of approx. 350 barü (= overpressure compared to atmospheric pressure), and preferably preferably of approx. 700 barü or more. A cryogenic pressure vessel is suitable for storing the fuel at the aforementioned operating pressures even at temperatures that are significantly below the operating temperature of the motor vehicle.

Das hier offenbarte System umfasst ferner mindestens ein Steuergerät. Das Steuergerät ist u.a. eingerichtet, die hier offenbarten Verfahrensschritte durchzuführen. Hierzu kann das Steuergerät basierend auf bereitgestellten Signalen die Aktuatoren des Systems zumindest teilweise und bevorzugt vollständig regeln (engl. closed loop control) oder steuern (engl. open loop control). Das Steuergerät kann zumindest das Druckbehältersystem beeinflussen. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuergerät auch in einem anderen Steuergerät mit integriert sein, z.B. in einem übergeordneten Steuergerät. Das Steuergerät kann mit weiteren Steuergeräten des Kraftfahrzeuges interagieren.The system disclosed here further comprises at least one control unit. The control unit is among others set up to carry out the procedural steps disclosed here. For this purpose, the control unit can regulate the actuators of the system at least partially and preferably completely (closed loop control) or control (open loop control) based on the signals provided. The control unit can at least influence the pressure container system. Alternatively or additionally, the control device can also be integrated in another control device, e.g. in a higher-level control unit. The control device can interact with other control devices of the motor vehicle.

Die hier offenbarte Technologie betrifft insbesondere ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einem Druckbehälter. Das Verfahren umfasst die Schritte:

  • - Erstellen eines Kennfeldes, wobei das Kennfeld das Temperaturverhalten des Mediums im Druckbehälter an verschiedenen Orten innerhalb des Druckbehälters in Abhängigkeit der Druckänderung beschreibt;
  • - Messen der Temperatur an einem Ort innerhalb des Druckbehälters; und
  • - basierend auf der gemessenen Temperatur und dem Kennfeld berechnen
    1. i) von mindestens einem Extremwert der Temperatur des Mediums im Druckbehälter, und/oder
    2. ii) von mindestens einem Durchschnittwert der Temperatur des Mediums im Druckbehälter.
The technology disclosed here relates in particular to a method for operating a motor vehicle with at least one pressure vessel. The process includes the steps:
  • - Creation of a map, the map describing the temperature behavior of the medium in the pressure vessel at different locations within the pressure vessel as a function of the pressure change;
  • Measuring the temperature at a location within the pressure vessel; and
  • - Calculate based on the measured temperature and the map
    1. i) at least one extreme value of the temperature of the medium in the pressure vessel, and / or
    2. ii) at least an average of the temperature of the medium in the pressure vessel.

Das hier offenbarte Kennfeld kann insbesondere während der Absicherung des Speichersystems oder der Erprobung des Kraftfahrzeugs für eine Baureihe eines Kraftfahrzeugs mit gleichem Druckbehältersystem erstellt werden. Das Kennfeld charakterisiert das thermische Verhalten des Mediums im Druckbehälter und beschreibt dieses Temperaturverhalten an verschiedenen Orten innerhalb des Druckbehälters in Abhängigkeit der Druckänderung des gespeicherten Brennstoffs. Insbesondere kann das Kennfeld durch verschiedene Versuchsreihen und/oder durch Simulationen erhalten werden. Ein solches Kennfeld kann beispielsweise eine mehrdimensionale Lookup-Tabelle sein.The characteristic diagram disclosed here can be created in particular during the securing of the storage system or the testing of the motor vehicle for a series of a motor vehicle with the same pressure container system. The map characterizes the thermal behavior of the medium in the pressure vessel and describes this temperature behavior at various locations within the pressure vessel as a function of the change in pressure of the stored fuel. In particular, the map can be obtained through various test series and / or through simulations. Such a map can be a multidimensional lookup table, for example.

Das Kennfeld kann zweckmäßig das Temperaturverhalten des Mediums im Druckbehälter charakterisieren in Abhängigkeit

  1. i) vom Ort innerhalb des Druckbehälters;
  2. ii) von der Druckänderungsgeschwindigkeit; und
  3. iii) von der Umgebungstemperatur.
The characteristic diagram can expediently characterize the temperature behavior of the medium in the pressure vessel depending on
  1. i) the location within the pressure vessel;
  2. ii) the rate of pressure change; and
  3. iii) the ambient temperature.

Der Ort innerhalb des Druckbehälters ist dabei die Stelle innerhalb des Druckbehälters (i.d.R. nahe der Druckbehälterwand), deren Temperatur durch das Kennfeld unter Berücksichtigung eines realen Messwerts berechnet bzw. approximiert werden soll. Beispielsweise ist bekannt, dass sich während der Betankung aufgrund der Kompressionswärme der Druckbehälter stärker an dem Ende erwärmt, das dem On-Tank-Valve gegenüber liegt.The location within the pressure vessel is the point within the pressure vessel (usually near the pressure vessel wall), the temperature of which is to be calculated or approximated by the map taking into account a real measured value. For example, it is known that during the refueling, due to the compression heat, the pressure container heats up more at the end that lies opposite the on-tank valve.

Die Druckänderungsgeschwindigkeit bzw. Druckänderungsrate ist dabei die Änderungsrate des Speicherdrucks vom Brennstoff im Druckbehälter. Im Falle einer Entnahme wird die Druckänderungsrate durch die Betriebsstrategie des Brennstoffzellensystems beeinflusst. Während der Betankung wird die Druckänderungsgeschwindigkeit i.d.R. durch das Betankungsverfahren der Tankstelle vorgegeben. Beispielsweise kann die Betankung gemäß einem Standard erfolgen, z.B. dem Standard SAE J2601 aus dem Jahr 2016 Besonders bevorzugt kann die Druckänderungsgeschwindigkeit erfasst werden, indem Betankungsparameter der Betankung direkt oder indirekt erfasst werden. Beispielsweise kann über eine Kommunikationsschnittstelle dem Kraftfahrzeug mitgeteilt werden, mit welchem Druckprofil bzw. mit welcher Druckrampe die Betankung erfolgen wird. Neben dieser direkten Erfassung kann auch das Steuergerät des Fahrzeugs eingerichtet sein, aufgrund von sekundären Tatsachen auf die Betankung bzw. Betankungsparameter zu schließen.The pressure change rate or pressure change rate is the rate of change of the storage pressure of the fuel in the pressure vessel. In the event of removal, the rate of change in pressure is influenced by the operating strategy of the fuel cell system. During refueling, the rate of pressure change is usually specified by the filling station's fueling process. For example, the refueling can be done according to a standard, e.g. the SAE J2601 standard from 2016 The pressure change rate can be recorded particularly preferably by directly or indirectly recording refueling parameters of the refueling. For example, the communication interface can be used to inform the motor vehicle of the pressure profile or pressure ramp with which the refueling will take place. In addition to this direct detection, the control unit of the vehicle can also be set up to infer the refueling or refueling parameters based on secondary facts.

Das Kraftahrzeug kann eingerichtet sein, die Umgebungstemperatur direkt oder indirekt erfassen. Eine solche Erfassung der Umgebungstemperatur kann beispielsweise über ein Temperatursensor des Kraftfahrzeugs erfasst werden und/oder drahtlos an das Kraftahrzeug kommuniziert werden.The motor vehicle can be set up to detect the ambient temperature directly or indirectly. Such a detection of the ambient temperature can be detected, for example, via a temperature sensor of the motor vehicle and / or communicated wirelessly to the motor vehicle.

Gemäß der hier offenbarten Technologie umfasst das Verfahren den Schritt, wonach die Temperatur an einem Ort des Druckbehälters gemessen wird. Mithin wird also die Realtemperatur während des Betriebs des Kraftfahrzeugs gemessen, insbesondere während der Befüllung mit Brennstoff und/oder Entnahme von Brennstoff aus dem Druckbehälter. Die Messung kann mit mindestens einem Temperatursensor erfolgen. Vorteilhaft kommen ein oder mehrere Temperatursensoren zum Einsatz. Beispielsweise kann ein Temperatursensor an der Druckbehälterwand vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein Temperatursensor im On-Tank-Valve und/oder in einer mit dem Inneren des Druckbehälters fluidverbundenen Leitung vorgesehen sein. Mit der hier offenbarten Technologie ist es vorteilhaft möglich, maximale Befüll- und Entnahmeraten zu erzielen, ohne dass gleichzeitig eine Vielzahl an Temperatursensoren die Temperatur an verschiedenen Orten des Druckbehälters monitoren.According to the technology disclosed here, the method includes the step of measuring the temperature at a location of the pressure vessel. The real temperature is thus measured during the operation of the motor vehicle, in particular during the filling with fuel and / or the removal of fuel from the pressure vessel. The measurement can be carried out with at least one temperature sensor. One or more temperature sensors are advantageously used. For example, a temperature sensor can be provided on the pressure vessel wall. Alternatively or additionally, a temperature sensor can be provided in the on-tank valve and / or in a line that is fluidly connected to the interior of the pressure vessel. With the technology disclosed here, it is advantageously possible to achieve maximum filling and removal rates without a large number of temperature sensors simultaneously monitoring the temperature at different locations on the pressure vessel.

Bevorzugt wird die Temperatur an einem Ende des Druckbehälters gemessen, beispielsweise an dem Ende, an dem das On-Tank-Valve vorgesehen ist.The temperature is preferably measured at one end of the pressure vessel, for example at the end at which the on-tank valve is provided.

Das hier offenbarte Verfahren umfasst den Schritt, wonach basierend auf der gemessenen Temperatur und dem Kennfeld berechnet wird:

  1. i) mindestens ein Extremwert der Temperatur und/oder
  2. ii) mindestens einem Durchschnittwert der Temperatur.
The method disclosed here comprises the step, after which the calculation is based on the measured temperature and the map:
  1. i) at least one extreme value of the temperature and / or
  2. ii) at least one average temperature.

Der mindestens eine Extremwert kann ein Wert sein,

  1. i) der indikativ für eine untere Grenztemperatur ist, die der Druckbehälter während der Entnahme von Brennstoff aus dem Druckbehälter nicht unterscheiten darf; oder
  2. ii) der indikativ für eine obere Grenztemperatur ist, die der Druckbehälter während der Befüllung mit Brennstoff nicht überschreiten darf.
The at least one extreme value can be a value
  1. i) which is indicative of a lower limit temperature which the pressure vessel must not fall below during the removal of fuel from the pressure vessel; or
  2. ii) is indicative of an upper limit temperature that the pressure vessel must not exceed during the filling with fuel.

Solche Grenztemperaturen können beispielsweise vorgegeben werden, um die Wahrscheinlichkeit eines thermischen Versagens des Materials des Druckbehältersystems zu verringern.Such limit temperatures can be specified, for example, in order to reduce the probability of thermal failure of the material of the pressure container system.

Der Durchschnittswert kann beispielsweise die Durchschnittstemperatur des gespeicherten Brennstoffs sein, die sich während der Befüllung oder während der Entnahme ergeben würde, sofern keine Temperaturunterschiede auftreten würden. Diese sich rechnerisch ergebende Durchschnittstemperatur kann beispielsweise dazu genutzt werden, um die Brennstoffdichte bzw. Brennstoffmasse zu berechnen, die sich im Druckbehälter befindet. Somit lässt sich genauer der richtige Anzeigewert einer Tankfüllstandsanzeige ermitteln. Messungenauigkeiten aufgrund der stark unterschiedlichen Erwärmung vom Brennstoff bzw. vom Druckbehälter können somit verringert werden.The average value can be, for example, the average temperature of the stored fuel, which would result during the filling or during the withdrawal, if there were no temperature differences. This arithmetically resulting average temperature can be used, for example, to calculate the fuel density or fuel mass that is located in the pressure vessel. The correct display value of a tank level indicator can thus be determined more precisely. Measurement inaccuracies due to the very different heating of the fuel or the pressure vessel can thus be reduced.

Mit anderen Worten liegt der hier offenbarten Technologie der Gedanke zu Grunde, den Brennstoff so zu entnehmen, dass die Druckbehältertemperatur sich möglichst nahe dem jeweiligen Grenzwert nähert, ohne jedoch diesen zu unterschreiten. Gleichsam soll die Druckbehältertemperatur sich während der Befüllung möglichst der Grenztemperatur annähern, ohne diese zu überschreiten. Dabei berücksichtigt die hier offenbarte Technologie die Temperaturverteilung des Mediums im Druckbehälter während der Befüllung bzw. Entnahme. Vorteilhaft werden gemäß der hier offenbarten Technologie nicht eine Vielzahl an Temperatursensoren an unterschiedlichen Orten eines jeden Druckbehälters verbaut, sondern es wird ein Druckbehälter-Kennfeld genutzt, welches durch Messungen und/oder Simulationen erhalten wird. Durch Messungen an Versuchsaufbauten kann für unterschiedliche Betriebsmodi (z.B. Betankung, Entnahme) ein bestimmtes Temperaturverhalten des Mediums im Druckbehälter erfasst werden, dass die Temperaturen im gesamten Druckbehälter hinreichend präzise umschreibt, um relevante Grenzwertüberschreitungen zu erkennen. Durch Verknüpfung der Messergebnisse für den gesamten Druckbehälter aus den Versuchen mit dem Messpunkt bzw. den Messpunkten im Realbetreib (inkl. der Umgebungstemperatur) kann eine Korrekturwerttabelle (hier auch Kennfeld genannt) erstellt werden, die je nach Betriebsmodus aus dem Messwert im Realbetreib die Werte für den restlichen Druckbehälter bestimmt. Alternativ oder zusätzlich zu Messungen an Versuchsaufbauten kann das Kennfeld auch durch Simulationen erhalten werden. Vorteilhaft lassen sich somit die höchsten bzw. niedrigsten Temperaturen des Mediums im Druckbehälter bestimmen. Insbesondere können somit sogenannte Coldspots und/oder Hotspots bestimmt werden, in denen die Wandung vom Druckbehälter besonders kalt bzw. besonders heiß wird. Sind solche Temperaturextrema und dessen Orte bekannt, so kann eine sicherheitsgerichtete Betriebsstrategie besser umgesetzt werden.In other words, the technology disclosed here is based on the idea of removing the fuel in such a way that the pressure vessel temperature approaches the respective limit value as closely as possible, without, however, falling below it. At the same time, the pressure vessel temperature should, if possible, approach the limit temperature during filling without exceeding it. The technology disclosed here takes into account the temperature distribution of the medium in the pressure vessel during filling or removal. According to the technology disclosed here, it is advantageous not to install a large number of temperature sensors at different locations in each pressure vessel, but rather to use a pressure vessel map which is obtained by measurements and / or simulations. Measurements on experimental set-ups can be used to record a specific temperature behavior of the medium in the pressure vessel for different operating modes (e.g. refueling, removal) that circumscribes the temperatures in the entire pressure vessel sufficiently precisely to identify relevant limit value violations. By linking the measurement results for the entire pressure vessel from the tests with the measurement point or the measurement points in real operation (including the ambient temperature), a correction value table (also called a map) can be created that, depending on the operating mode, realizes the values for the measurement value in real operation determined the remaining pressure vessel. As an alternative or in addition to measurements on experimental set-ups, the map can also be obtained by simulations. The highest or lowest temperatures of the medium in the pressure vessel can thus advantageously be determined. In particular, so-called cold spots and / or hot spots can be determined in which the wall of the pressure vessel becomes particularly cold or particularly hot. If such temperature extremes and their locations are known, a safety-oriented operating strategy can be better implemented.

Es lässt sich somit ein vergleichsweise hohes Maß an Sicherheit mit vergleichsweise geringen Kosten realisieren. Insbesondere kann die Wahrscheinlichkeit einer Materialschädigung aufgrund von thermischen Einwirkungen weiter verringert werden. Ferner vorteilhaft kann die Anzeigegenauigkeit einer Brennstoffanzeige verbessert werden.A comparatively high level of security can thus be achieved at comparatively low costs. In particular, the likelihood of material damage due to thermal effects can be further reduced. The display accuracy of a fuel display can also be advantageously improved.

Vorteilhaft umfasst das hier offenbarte Druckbehältersystem mindestens ein Drucksensor, der eingerichtet ist, direkt oder indirekt einen Wert zu erfassen, der indikativ ist für den Druck bzw. die Druckänderung im Druckbehälter.The pressure vessel system disclosed here advantageously comprises at least one pressure sensor which is set up to directly or indirectly detect a value which is indicative of the pressure or the change in pressure in the pressure vessel.

Bei der Erstellung des Kennfeldes können an sich bekannte Versuchsaufbauten und statistische Methoden eingesetzt werden. Ferner sind Simulationsmodelle zur Herleitung des Kennfeldes als solche bekannt.Test setups and statistical methods that are known per se can be used when creating the map. Furthermore, simulation models for deriving the map are known as such.

Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Querschnittsansicht eines Druckbehälters
  • 2 eine schematische Darstellung des Druckverlaufs und des Temperaturverlaufs an zwei verschiedenen Orten des Druckbehälters.
The technology disclosed here will now be explained with reference to the figures. Show it:
  • 1 is a schematic cross-sectional view of a pressure vessel
  • 2 a schematic representation of the pressure curve and the temperature curve at two different locations of the pressure vessel.

Die 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Druckbehälter. Der Druckbehälter umfasst einen hier zylindrischen Mittelteil sowie zwei Enden. An einem Ende ist eine Befüll-und Entnahmeleitung gezeigt, durch die der Brennstoff (hier Wasserstoff H2) in den Druckbehälter einströmt. Über einen Sensor wird hier benachbart zu diesem Ende eine Brennstofftemperatur T1 erfasst. Ferner wird hier die Brennstofftemperatur T2 an dem Ende erfasst, welches dem erstgenannten Ende gegenüber liegt. Ferner wird in dem hier dargestellten Beispiel die Temperatur in der Bauteilumgebung TBauteil-Umgebung sowie die Umgebungstemperatur TUmwelt erfasst.The 1 shows a schematic cross section through a pressure vessel. The pressure vessel comprises a central part here cylindrical and two ends. At one end there is a filling and withdrawal line through which the fuel (here hydrogen H2 ) flows into the pressure vessel. A fuel temperature is here adjacent to this end via a sensor T1 detected. Furthermore, the fuel temperature here T2 recorded at the end opposite the first mentioned end. Furthermore, in the example shown here, the temperature in the component environment Tcomponent environment and the ambient temperature T environment detected.

Die 2 zeigt eine schematische Darstellung des Druckverlaufs und des Temperaturverlaufs an den zwei verschiedenen Orten des Druckbehälters, an denen zuvor die Temperaturen T1 und T2 erfasst wurden. Es ist feststellbar, dass die Temperatur T2 während der Betankung stärker ansteigt als die Temperatur T1 benachbart zum On-Tank-Valve. Es stellt sich mit zunehmender Betankung eine maximale Temperaturabweichung ein. Nach Abschluss der Betankung gleichen sich die Temperaturen T1, T2 allmählich wieder an.The 2 shows a schematic representation of the pressure curve and the temperature curve at the two different locations of the pressure vessel, where previously the temperatures T1 and T2 were recorded. It is noticeable that the temperature T2 during refueling rises more than the temperature T1 adjacent to the on-tank valve. A maximum temperature deviation arises with increasing refueling. After refueling, the temperatures are the same T1 . T2 gradually come back on.

Die hier offenbarte Technologie kann so realisiert sein, dass beispielsweise der Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur T1 im Kraftfahrzeug verbaut ist und die tatsächlichen Realtemperaturen misst. Die anderen Temperaturverläufe für andere Punkte, wie beispielsweise für den Punkt, in dem die Temperatur T2 ermittelt wird, können durch entsprechende Versuche/Simulationen für entsprechende Druckänderungsszenarien in einem Kennfeld hinterlegt werden. Soll nun beispielsweise ein oberer oder unterer Temperaturgrenzwert nicht überschritten werden bzw. unterschritten werden, so kann anhand der gemessenen Temperatur und der im Kennfeld hinterlegten Temperaturabweichung auf die tatsächliche Temperatur im Hotspot bzw. Coldspot geschlossen werden, beispielsweise indem zur gemessenen Realtemperatur noch die Temperaturabweichung hinzu addiert wird. Die erhaltene Summe kann beispielsweise mit dem oberen Grenzwert abgeglichen werden. Gleichsam kann der Realwert selbst für den Soll-Ist Abgleich mit einem Grenzwert herangezogen werden. In einer solchen Ausgestaltung wird also das Kennfeld zu Bestimmung eines Offsetwertes herangezogen.The technology disclosed here can be implemented such that, for example, the temperature sensor for detecting the temperature T1 is installed in the motor vehicle and measures the actual real temperatures. The other temperature profiles for other points, such as for the point at which the temperature T2 is determined, can be stored in a map by means of appropriate tests / simulations for corresponding pressure change scenarios. If, for example, an upper or lower temperature limit is not to be exceeded or undershot, the actual temperature in the hotspot or coldspot can be deduced from the measured temperature and the temperature deviation stored in the map, for example by adding the temperature deviation to the measured real temperature becomes. The sum obtained can be compared, for example, with the upper limit. At the same time, the real value itself can be used for the target / actual comparison with a limit value. In such an embodiment, the map is used to determine an offset value.

In dem hier gezeigten Beispiel wurde eine Betankung mit einer konstanten Betankungsrampe bzw. konstanten Druckänderungsgeschwindigkeit angenommen. Dies muss aber nicht so sein. Gleichsam könnten auch Kennfelder für unterschiedliche Betankungsprofile hinterlegt sein. Ferner wurde in der Figur zwei lediglich die Betankung erläutert. Gleiches gilt für die Entnahme von Brennstoff aus dem Druckbehälter, wobei dann ein unterer Temperaturgrenzwert heranzuziehen ist.In the example shown here, refueling with a constant refueling ramp or constant pressure change rate was assumed. However, this does not have to be the case. At the same time, maps could also be stored for different fueling profiles. Furthermore, only the refueling was explained in FIG. The same applies to the removal of fuel from the pressure vessel, in which case a lower temperature limit is to be used.

Die hier offenbarte Technologie ist nicht auf ein Druckbehältersystem mit einem Druckbehälter beschränkt. Gleichsam kann das Druckbehältersystem mehrere Druckbehälter umfassen und für jeden Druckbehälter kann ein Kennfeld hinterlegt sein und die hier offenbarten Verfahren können auf jeden Druckbehälter angewendet werden. Gleichsam ist vorstellbar, dass mehrere Druckbehälter gleich aufgebaut sind und dasselbe Kennfeld deren Temperaturverhalten charakterisiert. In einem solchen Fall kann dasselbe Kennfeld für beide Druckbehälter herangezogen werden.The technology disclosed here is not limited to a pressure vessel system with a pressure vessel. At the same time, the pressure vessel system can comprise a plurality of pressure vessels and a map can be stored for each pressure vessel and the methods disclosed here can be applied to each pressure vessel. At the same time it is conceivable that several pressure vessels are constructed identically and the same characteristic diagram characterizes their temperature behavior. In such a case, the same map can be used for both pressure vessels.

Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.The foregoing description of the present invention has been presented for purposes of illustration only and is not intended to limit the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without leaving the scope of the invention and its equivalents.

Claims (8)

Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einem Druckbehälter, umfassend die Schritte: - Erstellen eines Kennfeldes, wobei das Kennfeld das Temperaturverhalten des Mediums im Druckbehälter an verschiedenen Orten innerhalb des Druckbehälters in Abhängigkeit der Druckänderung beschreibt; - Messen der Temperatur an einem Ort innerhalb des Druckbehälters; und - und basierend auf der gemessenen Temperatur und dem Kennfeld: Berechnen iii) von mindestens einem Extremwert der Temperatur und/oder iv) von mindestens einem Durchschnittwert der Temperatur.Method for operating a motor vehicle with at least one pressure vessel, comprising the steps: - Creation of a map, the map describing the temperature behavior of the medium in the pressure vessel at different locations within the pressure vessel depending on the pressure change; Measuring the temperature at a location within the pressure vessel; and - and based on the measured temperature and the map: calculate iii) at least one extreme value of the temperature and / or iv) at least one average temperature. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Extremwert ein Wert ist, iii) der indikativ für eine untere Grenztemperatur ist, die das Medium im Druckbehälter während der Entnahme von Brennstoff aus dem Druckbehälter nicht unterscheiten darf; oder iv) der indikativ für eine obere Grenztemperatur ist, die das Medium im Druckbehälter während der Befüllung mit Brennstoff nicht überschreiten darf.Procedure according to Claim 1 , the extreme value being a value, iii) which is indicative of a lower limit temperature which the medium in the pressure vessel must not fall below during the removal of fuel from the pressure vessel; or iv) which is indicative of an upper limit temperature which the medium in the pressure vessel may not exceed during the filling with fuel. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, wobei der Durchschnittswert die Durchschnittstemperatur des gespeicherten Brennstoffs während der Befüllung oder während der Entnahme ist.Procedure according to Claim 1 and 2 , where the average value is the average temperature of the stored fuel during filling or during withdrawal. Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend den Schritt: Anpassen einer Tankfüllstandsanzeige basierend auf dem berechneten Durchschnittswert.Procedure according to Claim 3 , further comprising the step: adjusting a tank level indicator based on the calculated average value. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kennfeld das Temperaturverhalten des Druckbehälters charakterisiert in Abhängigkeit iv) vom Ort innerhalb des Druckbehälters; v) von der Druckänderungsgeschwindigkeit; und vi) von der Umgebungstemperatur.Method according to one of the preceding claims, wherein the map characterizes the temperature behavior of the pressure vessel in dependence iv) the location within the pressure vessel; v) the rate of pressure change; and vi) the ambient temperature. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend den Schritt: - Erfassen eines Wertes, der indikativ ist für die Druckänderungsgeschwindigkeit; und/oder - Erfassen eines Wertes, der indikativ ist für die Umgebungstemperatur.Procedure according to Claim 5 , further comprising the step of: - detecting a value indicative of the rate of pressure change; and / or - detecting a value that is indicative of the ambient temperature. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Druckänderungsgeschwindigkeit erfasst wird, indem Betankungsparameter einer Betankung direkt oder indirekt erfasst werden.Procedure according to Claim 6 , wherein the rate of pressure change is detected by directly or indirectly detecting refueling parameters of a refueling. Kraftfahrzeug mit mindestens einen Druckbehälter und mindestens einer Steuerung, wobei die Steuerung eingerichtet ist, eines der vorangehenden Verfahren auszuführen. Motor vehicle with at least one pressure container and at least one controller, the controller being set up to carry out one of the preceding methods.
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