DE102011113452A1 - Vorrichtung sowie Verfahren zur Steuerung der Befüllung eines Kunststoff- Gastanks eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Vorrichtung sowie Verfahren zur Steuerung der Befüllung eines Kunststoff- Gastanks eines Kraftfahrzeuges Download PDF

Info

Publication number
DE102011113452A1
DE102011113452A1 DE201110113452 DE102011113452A DE102011113452A1 DE 102011113452 A1 DE102011113452 A1 DE 102011113452A1 DE 201110113452 DE201110113452 DE 201110113452 DE 102011113452 A DE102011113452 A DE 102011113452A DE 102011113452 A1 DE102011113452 A1 DE 102011113452A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
refueling
gas
gas tank
limiting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201110113452
Other languages
English (en)
Inventor
Stefan Krawinkel
Oktay Alkan
Kai-Uwe Tanke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE201110113452 priority Critical patent/DE102011113452A1/de
Publication of DE102011113452A1 publication Critical patent/DE102011113452A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C5/00Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F17C5/06Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with compressed gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C5/00Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F17C5/002Automated filling apparatus
    • F17C5/007Automated filling apparatus for individual gas tanks or containers, e.g. in vehicles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658Synthetics
    • F17C2203/066Plastics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01Mounting arrangements
    • F17C2205/0123Mounting arrangements characterised by number of vessels
    • F17C2205/013Two or more vessels
    • F17C2205/0134Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels
    • F17C2205/0142Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels bundled in parallel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03Mixtures
    • F17C2221/032Hydrocarbons
    • F17C2221/033Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107Single phase
    • F17C2223/0123Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/036Very high pressure (>80 bar)
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/01Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2225/0107Single phase
    • F17C2225/0123Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/03Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2225/035High pressure, i.e. between 10 and 80 bars
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/02Improving properties related to fluid or fluid transfer
    • F17C2260/021Avoiding over pressurising
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06Fluid distribution
    • F17C2265/065Fluid distribution for refueling vehicle fuel tanks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00Applications
    • F17C2270/01Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0134Applications for fluid transport or storage placed above the ground
    • F17C2270/0139Fuel stations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Steuerung der Befüllung eines Kunststoff-Gastanks (12) eines Kraftfahrzeuges (10). Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Betankung eines Gastanks eines Kraftfahrzeuges (10) zur Verfügung zu stellen, die eine sichere Betankung eines Gastanks eines Kraftfahrzeuges (10) auch dann ermöglichen, wenn der Tank beim Start der Betankung nicht mit einem Vordruckt beaufschlagt ist. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Befüllung eines Kunststoff-Gastanks (12) eines Kraftfahrzeuges (10) umfasst Mittel zur Begrenzung des Drucks des bei einem Betanken in den Gastank einströmenden Gases, welche dazu ausgebildet sind, den Gasdruck innerhalb eines begrenzten, mit einer Betankung beginnenden Zeitraums auf einen im Vergleich zu einem späteren Betankungsdruck reduzierten Druck zu begrenzen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Steuerung der Befüllung eines Kunststoff-Gastanks eines Kraftfahrzeuges, insbesondere für Kunststoff-Gastanks für die Verwendung mit ”Compressed Natural Gas” (CNG).
  • Fahrzeuge mit CNG-Gasantrieb und entsprechenden Tanks (aus als Gasdruckbehälter bezeichnet) sind aus der Praxis seit geraumer Zeit bekannt. Als Tanks werden häufig mehrere in Reihe geschaltete Flaschen aus Stahl eingesetzt. Seit einiger Zeit werden, insbesondere aus Gewichtsgründen, auch Tanks bzw. Flaschen aus Kunststoff eingesetzt. Bekannte Kunststoff-Gastanks weisen einen Innenbehälter und einen den Innenbehälter umschließenden Außenbehälter auf, wobei der Innenbehälter und der Außenbehälter aus Werkstoffen mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt sind. Beispielsweise sind Innenbehälter häufig aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt und dienen als Barriere gegen einen Gasaustritt (Permeation). Außenbehälter sind häufig aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) hergestellt. Sinken die Außentemperaturen (z. B. auf –40°C), verringert sich das Volumen des Innenbehälters aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien stärker als das Volumen des Außenbehälters. Dadurch entsteht zumindest teilweise ein Abstand zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter. Wird ein solcher Behälter in diesem Zustand und bei Atmosphärendruck im Inneren des Behälters betankt, vergrößert sich das Volumen des Innenbehälters schlagartig, bis dieser an der Innenwand des Außenbehälters anliegt. Dies kann dazu führen, dass der Innenbehälter zerstört wird.
  • Dem vorstehend beschriebenen Szenario, das bei der Betankung von Kunststoff-Gastanks durchaus auftreten kann, wird durch die aus dem Stand der Technik bekannten Gastanks nicht Rechnung getragen. Keine der nachfolgend genannten Druckschriften nimmt hierauf Bezug.
  • Aus JP 2004 100 824 A ist eine Betankungsvorrichtung für Gastanks bekannt. Zu der Art des verwendeten Gastanks werden keine Angaben gemacht. Die Vorrichtung soll es ermöglichen, den Gasstrom und den Druck in der Betankungsleitung während der gesamten Betankung so einzustellen, dass der Tank nicht beschädigt wird.
  • Aus EP 0 653 585 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum schnellen Betanken eines Druckbehälters mit einem gasförmigen Medium bekannt. Hierbei wird vor dem Betankungsvorgang aufgrund der Außentemperatur bzw. der Umgebungstemperatur ein zulässiger Fülldruck im Druckbehälter ermittelt. Es wird darauf abgezielt, indem Druckbehälter kurzfristig einen höheren Druck zuzulassen, wenn aufgrund der Außentemperatur bzw. der Umgebungstemperatur sichergestellt ist, dass der Druck des Gases in dem Druckbehälter nach dem Betanken durch Abkühlen auf einen dauerhaft zulässigen Druck absinkt.
  • Aus JP 100 96 499 A ist eine Betankungsvorrichtung für Gastanks bekannt, mit welcher die Variation bestimmter Parameter während der Betankung vereinfach werden soll.
  • Aus JP 2004 360 714 A ist eine Betankungsvorrichtung für Gastanks bekannt, mittels welcher Messfehler ausgeschlossen werden sollen, die auf den Modus eines vorherigen Betankungsvorgangs mit dieser Vorrichtung zurückzuführen sind.
  • Aus KR 2003 088 282 A ist ein Gastank für ein Kraftfahrzeug bekannt, welcher aufgrund seiner Gestaltung eine verbesserte Kapazität haben soll. Dieser Gastank weist einen Druckbegrenzer auf, dessen Charakteristik nicht im Detail beschrieben ist.
  • Aus DE 10 2005 009 823 A1 ist ein System für gasförmigen Treibstoff für Kraftfahrzeuge bekannt, dessen Füllventil für den Treibstoffspeichertank eine variable Füllöffnung aufweist. Die Füllöffnung ist durch einen Controller betätigbar, um die Geschwindigkeit des Treibstoffsstroms in Abhängigkeit des Drucks oder der Temperatur im Treibstoffspeichertank zu variieren.
  • Aus EP 0 356 377 A1 ist ein Gasbetankungsgerät für Kraftfahrzeuge bekannt, mittels welchem der Betankungsdruck in Abhängigkeit der Temperatur zwischen einem Mindestdruck und einem Maximaldruck variierbar ist.
  • Aus EP 0 240 303 A2 ist ein Sammelsystem für Kraftstoffdämpfe bekannt, mittels welchem der Druck in einem Kraftstofftank überwacht wird.
  • Ein aktuell für Kunststoff-Gastanks der vorstehend beschriebenen Art mit Innenhülle und Außenhülle durchgeführter Sicherheitstest gemäß der ECE Regelung Nr. 110 lässt es zu, dass der Innenbehälter beim Start der Betankung mit einem Vordruck beaufschlagt ist, der dazu führt, dass der Innenbehälter bereits an der Außenwand des Außenbehälters anliegt. Daher wird das eingangs erwähnte Problem selbst im Rahmen dieses Sicherheitstests nicht thematisiert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Befüllung bzw. Betankung eines Gastanks eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung zu stellen, die eine sichere Betankung eines Gastanks eines Kraftfahrzeuges auch dann ermöglichen, wenn der Tank beim Start der Betankung nicht mit einem Vordruck beaufschlagt ist.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 8.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Befüllung eines Kunststoff-Gastanks eines Kraftfahrzeuges umfasst Mittel zur Begrenzung des Drucks des bei einem Betanken in den Gastank einströmenden Gases, welche dazu ausgebildet sind, den Gasdruck innerhalb eines begrenzten, mit der Betankung beginnenden Zeitraums auf einen im Vergleich zu einem späteren Betankungsdruck reduzierten Druck zu begrenzen. Dabei wird innerhalb des begrenzten Zeitraums der Massen- bzw. Volumenstrom des einströmenden Gases reduziert. Auf diese Weise kann insbesondere bei der Betankung von Kunststoff-Gastanks mit einer Innenhülle und einer Außenhülle gewährleistet werden, dass sich in Extremsituationen (z. B. bei sehr niedrigen Außentemperaturen) zunächst der Innenbehälter bei reduziertem Druck an den Außenbehälter anlegt, bevor im Anschluss daran eine Betankung mit dem üblichen Betankungsdruck erfolgt. So kann wirksam verhindert werden, dass eine plötzliche Ausdehnung des Innenbehälters dazu führt, dass dieser zerstört wird.
  • In praktischen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Mittel zur Begrenzung des Drucks in einem Tanksystem eines Kunststoff-Gastanks mit einer Innenhülle und einer die Innenhülle umschließenden Außenhülle integriert. Diese Mittel können beispielsweise am Einlass des Gastanks selbst angeordnet sein. Alternativ können die Mittel auch als integraler Bestandteil eines Druckminderers gestaltet oder in das von der Einfüllöffnung zum Gastank führenden Leitungssystem eines Kraftfahrzeuges integriert sein. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen haben den Vorteil, dass der durch die Mittel zur Begrenzung des Drucks bewirkte Schutzmechanismus für den Gastank bei jeder Betankung und unabhängig von der verwendeten Betankungsanlage zur Verfügung steht.
  • In einer anderen praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Mittel zur Begrenzung des Drucks bzw. des Massen-/Volumenstroms in einer Betankungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge integriert. Dies hat den Vorteil, dass die Gesamtkosten für die Umsetzung des vorstehend erwähnten Schutzmechanismus geringer sind, da die Zahl der Betankungsvorrichtungen deutlich geringer ist als die Zahl der von diesen Betankungsvorrichtungen betankten Kraftfahrzeuge. Die Wartungskosten wären in diesem Fall aus dem gleichen Grunde geringer.
  • Unabhängig davon, ob die Mittel zur Begrenzung des Drucks bzw. des Massen-/Volumenstroms in ein Tanksystem eines Kunststoff-Gastanks oder in eine Betankungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge integriert ist, kann die Vorrichtung besonders einfach und kostengünstig realisiert werden, wenn als Mittel zur Begrenzung des Drucks ein Steuer- und/oder Regelelement verwendet wird. Steuer- und Regelelement stehen mit einer Vielzahl von Charakteristiken als Standard-Bauteile zur Verfügung. In einer besonders einfachen Ausführungsform kann als Steuerelement einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beispielsweise ein Element eingesetzt werden, das zu Beginn jedes Betankungsvorgangs den Druck ausgehend vom Umgebungsdruck über einen festgelegten Zeitraum t1 bis zum Erreichen des gewünschten Betankungsdrucks linear erhöht.
  • Alternativ könnte ein Element eingesetzt werden, dass den Druck zunächst während. eines festgelegten Zeitraums t1' bis zum Erreichen eines gewünschten Vordrucks p1 erhöht und dann konstant hält und anschließend über einen Zeitraum t2' wiederum bis zum Erreichen des gewünschten Betankungsdrucks erhöht und dann konstant hält. Vorzugsweise werden für die Phasen, in denen der Druck erhöht wird, Verzögerungselemente eingesetzt, mittels welchen der Druckanstieg begrenzt wird.
  • In einer anderen praktischen Ausführungsform sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung Mittel zur Messung des Drucks in dem zu betankenden Kunststoff-Gastank vorgesehen, wobei die Mittel zur Messung des Drucks mit den Mitteln zur Begrenzung des Drucks derart gekoppelt sind, dass der Druck des in den Gastank einströmenden Gases in Abhängigkeit des Drucks in dem Kunststoff-Gastank einstellbar ist. Eine solche Vorrichtung hat den Vorteil, dass die Befüllungszeit vom Druck in dem Kunststoff-Gastank abhängig ist. Die Zeit für die Befüllung wird daher reduziert, wenn zu Beginn des Befüllungsvorgangs bereits ein Druck in den Kunststoff-Gastank vorherrscht, bei welchem davon ausgegangen werden kann, dass die Innenhülle des Gastanks an der Außenhülle anliegt.
  • Es ist ebenfalls vorteilhaft, wenn eine erfindungsgemäße Vorrichtung Mittel zur Erfassung der Umgebungstemperatur aufweist und die Mittel zur Erfassung der Umgebungstemperatur mit den Mitteln zur Begrenzung des Drucks derart gekoppelt sind, dass der Druck des in den Gastank einströmenden Gases in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur einstellbar ist. In diesem Fall kann die Befüllungszeit dann reduziert werden, wenn aus der vorherrschenden Umgebungstemperatur geschlossen werden kann, dass die Innenhülle des Gastanks an der Außenhülle anliegt und somit kein Risiko besteht, dass bei sofortigem Betanken mit dem Betankungsdruck die Innenhülle Schaden nehmen könnte.
  • Wenn die Mittel zur Begrenzung des Drucks mittels eines Schalters aktivierbar und deaktivierbar sind, kann der erwähnte Sicherheitsmechanismus bedarfsweise ein- oder ausgeschaltet werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Vorrichtung in eine Betankungsvorrichtung integriert ist. In diesem Fall könnten Fahrzeuge mit Kunststoff-Gastanks mit aktiviertem Sicherheitsmechanismus und Fahrzeuge mit anderen Gastanks mit deaktiviertem Sicherheitsmechanismus betankt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn an Kraftfahrzeugen mit Kunststoff-Gastanks im Bereich des Tankeinfüllstutzens ein Aktivierungsnippel oder ein sonstiges Aktivierungsmerkmal ausgebildet ist, das beim Herstellen einer Verbindung zwischen einem Anschluss einer Betankungsvorrichtung und einem Kraftfahrzeug den Sicherheitsmechanismus automatisch aktiviert. So könnte die Gefahr eines menschlichen Versagens eliminiert werden.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Betankung eines Kunststoff-Gastanks. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Betankung innerhalb eines ersten, mit einer Betankung beginnenden Zeitraums mit einem gegenüber einem späteren Betankungsdruck reduzierten Gasdruck durchgeführt.
  • Auf die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschriebenen Vorteile der erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der in den Ansprüchen erläuterten vorteilhaften Weiterbildungen wird hiermit verwiesen.
  • Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine Skizze eines Kraftfahrzeugs mit einem aus vier Gasflaschen bestehenden Gastank,
  • 2 der in 1 gestrichelt dargestellte Bereich in einer Detailansicht,
  • 3 eine schematische Darstellung einer Anordnung umfassend eine erfindungsgemäße Vorrichtung, eine Betankungsvorrichtung und einen Tank und
  • 4 eine schematische Darstellung des Massenstroms über der Zeit bei der Betankung eines Tanks mit verschiedenen Vorrichtungen.
  • 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10 mit einem Kunststoff-Gastank 12, bestehend aus vier Gasflaschen 14. Die Gasflaschen 14 stehen über Leitungen 16 mit einem Motor 18 und einer Öffnung 20 zur Betankung des Kraftfahrzeugs 10 in Verbindung.
  • Wie in 2 zu erkennen ist, sind die Gasflaschen ferner über Leitungen 16 in Reihe geschaltet. Sie sind derart miteinander verbunden, dass sie während einer Betankung alle gleichzeitig und gleichmäßig mit Gas befüllt werden.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 22, die zwischen einer Betankungsvorrichtung 24 und einem Kunststoff-Gastank 12 eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Bei der Betankungsvorrichtung 24 kann es sich beispielsweise um einen an einer Tankstelle angeordneten Druckbehälter handeln, in welchem ”Compressed Natural Gas” (CNG) mit einem Druck von 200 bar gelagert ist. Über eine nicht dargestellte Verbindungsleitung und ein am Ende der Verbindungsleitung angeordnetes Anschlusselement lässt sich die Betankungsvorrichtung 24 mit dem Kunststoff-Gastank 12 eines Kraftfahrzeuges verbinden. Die schematische Darstellung in 3 lässt offen, ob die erfindungsgemäße Vorrichtung 22 in der Betankungsvorrichtung 24 oder in dem zum Kunststoff-Gastank 14 führenden Leitungssystem des zu betankenden Kraftfahrzeugs integriert ist, denn bei jeder dieser Varianten greift ein Sicherheitsmechanismus, der im Zusammenhang mit 4 näher erläutert wird.
  • 4 zeigt den Verlauf des Massenstroms bzw. des Betankungsdrucks p über der Zeit für vier verschiedene Betankungsvorgänge. Massenstrom ṁ und Betankungsdruck p sind voneinander abhängende Größen. Der Betankungsdruck p wird durch eine an den Kunststoff-Gastank 12 angepasste Reduzierung des Massenstroms ṁ des Gases verringert und auf einen unkritischen Druck begrenzt.
  • Linie 26 zeigt den zeitlichen Verlauf des Massenstroms ṁ bzw. Betankungsdrucks p bei der Betankung eines Kraftfahrzeuges, welches nicht mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 22 ausgestattet ist. In diesem Fall, der den Stand der Technik wiedergibt, steigt der Druck innerhalb sehr kurzer Zeit auf den maximalen Betankungsdruck pmax bzw. den größten Massenstrom ṁmax an, bleibt dann konstant und fällt am Ende des Betankungsvorgangs wieder auf 0 ab.
  • Linie 28 zeigt den Verlauf des Massenstroms ṁ bzw. Betankungsdrucks p bei der Betankung eines Kraftfahrzeuges, das mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßes Vorrichtung 22 ausgestattet ist. Durch diese Vorrichtung wird der Anstieg des Massenstroms ṁ bzw. Betankungsdrucks p auf einen Zeitraum t1 aus, der so gewählt ist, dass sichergestellt ist, dass die Innenhülle des zu befüllenden Kunststoff-Gastanks sich am Ende des Zeitraums t1 an die Außenhülle angelegt hat und somit in ihrer Form fixiert ist.
  • Linie 30 zeigt den Verlauf des Massenstroms ṁ bzw. Betankungsdrucks p bei der Betankung eines Kraftfahrzeuges, das mit einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 22' ausgestattet ist. Diese Vorrichtung erlaubt zwar zunächst einen Anstieg des Massenstroms ṁ bzw. Betankungsdrucks p wie im Stand der Technik (vgl. Linse 26), begrenzt jedoch den Druck zunächst für einen Zeitraum t1' auf einen Wert p1, der geringer ist als der maximale Betankungsdruck pmax. Im Anschluss daran, lässt die erfindungsgemäße Vorrichtung 22' einen Anstieg des Massenstroms ṁ bzw. Betankungsdrucks p auf den zugelassenen Maximalwert zu. In dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 22' ist der Zeitraum t1' so gewählt, dass die Innenhülle des zu befüllenden Kunststoff-Gastanks sich am Ende des Zeitraums t1' an die Außenhülle angelegt hat und somit in ihrer Form fixiert ist.
  • Linie 32 zeigt den Verlauf des Massenstroms ṁ bzw. Betankungsdrucks p bei der Betankung eines Kraftfahrzeuges, das mit einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 22'' ausgestattet ist. Diese Vorrichtung 22'' entspricht im Wesentlichen der zweiten Ausführungsform gemäß der Vorrichtung 22', unterscheidet sich jedoch dadurch, dass der Anstieg des Betankungsdrucks p sowie des Massenstroms ṁ zusätzlich beschränkt ist. Während des Zeitraums t1'' wird der Betankungsdruck p bzw. der Massenstrom innerhalb vorgegebener Grenzen erhöht, während des Zeitraums t2'' wird der Betankungsdruck p bzw. der Massenstrom ṁ konstant auf den Werten p1 bzw. ṁ1 gehalten, während des Zeitraums t3'' wird der Betankungsdruck p bzw. der Massenstrom ṁ wiederum innerhalb vorgegebener Grenzen erhöht, bis er die Werte pmax bzw. ṁmax erreicht, und diese Werte werden innerhalb des Zeitraums t4'' konstant gehalten.
  • Die Erfindung ist nicht auf Vorrichtungen mit den vorstehend im Detail beschriebenen Steuer- bzw. Regelelementen beschränkt. Es obliegt dem Fachmann, andere Elemente einzusetzen, mit welcher sich der Sicherheitsmechanismus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung realisieren lässt. So können beispielsweise Steuerelemente eingesetzt werden, die anstelle eines linearen Anstiegs des Betankungsdrucks bzw. Massenstroms einen progressiven oder degressiven Verlauf vorgeben.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Kraftfahrzeug
    12
    Kunststoff-Gastank
    14
    Gasflaschen
    16
    Leitungen
    18
    Motor
    20
    Öffnung zur Betankung
    22
    erfindungsgemäße Vorrichtung
    24
    Betankungsvorrichtung
    26
    Verlauf des Drucks/Massenstroms bei Betankung mit Vorrichtung aus dem Stand der Technik
    28
    Verlauf des Drucks/Massenstroms bei Betankung mit erfindungsgemäßer Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
    30
    Verlauf des Drucks/Massenstroms bei Betankung mit erfindungsgemäßer Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform
    32
    Verlauf des Drucks/Massenstroms bei Betankung mit erfindungsgemäßer Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2004100824 A [0004]
    • EP 0653585 A1 [0005]
    • JP 10096499 A [0006]
    • JP 2004360714 A [0007]
    • KR 2003088282 A [0008]
    • DE 102005009823 A1 [0009]
    • EP 0356377 A1 [0010]
    • EP 0240303 A2 [0011]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • ECE Regelung Nr. 110 [0012]

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur Befüllung eines Kunststoff-Gastanks (12) eines Kraftfahrzeuges (10), umfassend Mittel zur Begrenzung des Drucks des in den Gastank einströmenden Gases, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel dazu ausgebildet sind, den Gasdruck bei einem Betanken innerhalb eines begrenzten, mit der Betankung beginnenden Zeitraums auf einen im Vergleich zu einem späteren Betankungsdruck reduzierten Druck zu begrenzen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Begrenzung des Drucks in einem Tanksystem eines Kunststoff-Gastank (12) mit einer Innenhülle und einer die Innenhülle umschließenden Außenhülle integriert sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Begrenzung des Drucks in einer Betankungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge integriert sind.
  4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Begrenzung des Drucks ein Steuer- und/oder Regelelement umfassen.
  5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Messung des Drucks in dem zu betankenden Kunststoff-Gastank (12) vorgesehen sind, und die Mittel zur Messung des Drucks mit den Mitteln zur Begrenzung des Drucks derart gekoppelt sind, dass der Druck des in den Gastank einströmenden Gases in Abhängigkeit des Drucks in dem Kunststoff-Gastank (12) einstellbar ist.
  6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Erfassung der Umgebungstemperatur vorgesehen sind und die Mittel zur Erfassung der Umgebungstemperatur mit den Mitteln zur Begrenzung des Drucks derart gekoppelt sind, dass der Druck des in den Gastank einströmenden Gases in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur einstellbar ist.
  7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Begrenzung des Drucks mittels eines Schalters aktvierbar und deaktivierbar sind.
  8. Verfahren zur Betankung eines Kunststoff-Gastanks (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Betankung innerhalb eines ersten, mit einer Betankung beginnenden Zeitraums mit einem gegenüber einem späteren Betankungsdruck reduzierten Gasdruck durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitraum durch ein Steuer- und/oder Regelelement vorgegeben wird.
  10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens während des ersten Zeitraums zu Beginn einer Betankung der Innendruck des Kunststoff-Gastanks (12) überwacht wird und die Betankung mit einem reduzierten Gasdruck durchgeführt wird, solange ein vorgegebener Mindest-Innendruck indem Kunststoff-Gastank (12) unterschritten wird.
DE201110113452 2011-09-14 2011-09-14 Vorrichtung sowie Verfahren zur Steuerung der Befüllung eines Kunststoff- Gastanks eines Kraftfahrzeuges Withdrawn DE102011113452A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201110113452 DE102011113452A1 (de) 2011-09-14 2011-09-14 Vorrichtung sowie Verfahren zur Steuerung der Befüllung eines Kunststoff- Gastanks eines Kraftfahrzeuges

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201110113452 DE102011113452A1 (de) 2011-09-14 2011-09-14 Vorrichtung sowie Verfahren zur Steuerung der Befüllung eines Kunststoff- Gastanks eines Kraftfahrzeuges

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011113452A1 true DE102011113452A1 (de) 2013-03-14

Family

ID=47740173

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201110113452 Withdrawn DE102011113452A1 (de) 2011-09-14 2011-09-14 Vorrichtung sowie Verfahren zur Steuerung der Befüllung eines Kunststoff- Gastanks eines Kraftfahrzeuges

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102011113452A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013015229A1 (de) 2013-09-13 2015-03-19 Daimler Ag Tankanlage für eine mit einem gasförmigen Kraftstoff betreibbare Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Tankanlage
DE102013021598A1 (de) 2013-12-19 2015-06-25 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Tankanlage für eine mit gasförmigem Kraftstoff betreibbare Verbrennungskraftmaschine

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0240303A2 (de) 1986-03-31 1987-10-07 Stant Inc. Sammelsystem für Kraftstoffdämpfe
EP0356377A1 (de) 1988-08-15 1990-02-28 GebràœDer Sulzer Aktiengesellschaft Gasbetankungsgerät für Kraftfahrzeuge
EP0653585A1 (de) 1993-11-08 1995-05-17 Maschinenfabrik Sulzer-Burckhardt AG Verfahren und Vorrichtung zum schnellen Betanken eines Druckbehälters mit einem gasförmigen Medium
JPH1096499A (ja) 1996-09-24 1998-04-14 Tokico Ltd ガス供給装置
KR20030088282A (ko) 2002-05-14 2003-11-19 현대자동차주식회사 가스연료차량의 봄베 구조
JP2004100824A (ja) 2002-09-10 2004-04-02 Tatsuno Corp ガス充填装置
JP2004360714A (ja) 2003-06-02 2004-12-24 Tatsuno Corp ガス充填装置
DE102005009823A1 (de) 2004-03-04 2005-09-22 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn System für gasförmigen Treibstoff für Kraftfahrzeuge

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0240303A2 (de) 1986-03-31 1987-10-07 Stant Inc. Sammelsystem für Kraftstoffdämpfe
EP0356377A1 (de) 1988-08-15 1990-02-28 GebràœDer Sulzer Aktiengesellschaft Gasbetankungsgerät für Kraftfahrzeuge
EP0653585A1 (de) 1993-11-08 1995-05-17 Maschinenfabrik Sulzer-Burckhardt AG Verfahren und Vorrichtung zum schnellen Betanken eines Druckbehälters mit einem gasförmigen Medium
JPH1096499A (ja) 1996-09-24 1998-04-14 Tokico Ltd ガス供給装置
KR20030088282A (ko) 2002-05-14 2003-11-19 현대자동차주식회사 가스연료차량의 봄베 구조
JP2004100824A (ja) 2002-09-10 2004-04-02 Tatsuno Corp ガス充填装置
JP2004360714A (ja) 2003-06-02 2004-12-24 Tatsuno Corp ガス充填装置
DE102005009823A1 (de) 2004-03-04 2005-09-22 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn System für gasförmigen Treibstoff für Kraftfahrzeuge

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ECE Regelung Nr. 110

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013015229A1 (de) 2013-09-13 2015-03-19 Daimler Ag Tankanlage für eine mit einem gasförmigen Kraftstoff betreibbare Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Tankanlage
DE102013021598A1 (de) 2013-12-19 2015-06-25 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Tankanlage für eine mit gasförmigem Kraftstoff betreibbare Verbrennungskraftmaschine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2909524B1 (de) Verfahren zum befüllen einer kraftstoffspeicheranlage eines kraftfahrzeugs
EP2728242B1 (de) Druckspeichersystem und Verfahren zum Betreiben eines Druckspeichersystems
EP2035739B1 (de) Verfahren zum betrieb einer vorrichtung zur befüllung eines behälters mit kryogen gespeichertem kraftstoff
DE102009049687A1 (de) Gasbehälteranordnung und Verfahren zum Betreiben einer Gasbehälteranordnung
EP2459922A1 (de) Brenngas-system, insbesondere für handelsschiffe
DE102011119077B4 (de) Verfahren zum betanken eines speichertanks mit druckgas und durch wasserstoff betanktes fahrzeug
WO2018033295A1 (de) Verfahren zum betrieb eines ventils eines druckbehältersystems sowie druckbehältersystem
WO2000030883A1 (de) Anordnung zum speichern von kraftstoff und verfahren zum betreiben eines kraftstofftanks
DE102010033597A1 (de) Vorrichtung zum Speichern von niedermolekularen Gasen
DE102012024717A1 (de) Fahrzeug mit einem Flüssiggastank
DE102014009341A1 (de) Druckbehälter
DE102016112843B4 (de) Verfahren zum Betanken von insbesondere Lastkraftfahrzeugen mit Erdgas
DE102015206782A1 (de) Verfahren zum Betanken eines kryogenen Druckbehälters eines Kraftfahrzeuges
DE102011113452A1 (de) Vorrichtung sowie Verfahren zur Steuerung der Befüllung eines Kunststoff- Gastanks eines Kraftfahrzeuges
DE102012218856A1 (de) Kraftstoffspeicheranlage eines Kraftfahrzeugs
DE112014005408T5 (de) Vorrichtung zum Speichern von Gas
DE102020108176A1 (de) Brennstoffversorgungssystem und Kraftfahrzeug
DE102011111609B4 (de) Verfahren, um zu verhindern, dass ein Druck in Behältern unter einen zulässigen Mindestdruck fällt
WO2019219298A1 (de) Kraftfahrzeug mit einem druckbehältersystem sowie betriebsverfahren eines kraftfahrzeugs
DE102019126878A1 (de) Verfahren zur Betankung eines Kraftfahrzeugs, Kraftfahrzeug, Tankstelle und computerlesbares Speichermedium
DE102017001039A1 (de) Verfahren zum sicheren Betanken eines Gasspeichers
DE102016208922A1 (de) Kryogenes Druckbehältersystem
DE102011010952A1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Schutz von Fluid-Systemen gegen Gefrierdruck
DE102011005286B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
DE102016203330A1 (de) Verfahren zum Regeln des Drucks von Gas in einem Druckbehälter

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R163 Identified publications notified

Effective date: 20130816

R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee