Titel

Gastankeinrichtung zum Speichern von Gas als Treibstoff für ein Fahrzeug, Vorrichtung zum Regulieren einer Gasabgabe aus einer Gastankeinrichtung, Gastanksystem und Verfahren zum Steuern einer Gasabgabe für ein

Gastanksystem

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.

Erdgastanks für mobile Anwendungen können häufig Erdgas unter Druck speichern. Das Gas kann teilweise durch Druck aus einem Tank entnommen werden. Ist der Druck im Tank auf einen Systemdruck abgefallen, kann das restliche Erdgas dem Tank ohne zusätzliche Mittel, wie beispielsweise einen Kompressor, üblicherweise nicht mehr weiter entnommen werden. In manchen gasbetriebenen Fahrzeugen können anstelle eines großen Erdgastanks mehrere kleine, z. B. vier Tanks eingesetzt werden.

Offenbarung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen

Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann insbesondere zur Gasflusssteuerung sowie Restentleerung von Gastanks, insbesondere für Fahrzeuge, eine Venturi-Düse verwendet werden. Anders ausgedrückt können beispielsweise ein Bernoulli-Venturi-Ventil zur Leerung von Erdgastanks sowie ein darauf abgestimmtes Tankmanagementverfahren bereitgestellt werden. Hierbei kann insbesondere das Venturi-Vakuumpumpen-Prinzip sowie eine darauf abgestimmte Verschaltung bzw. Verbindung mehrerer Gastanks genutzt werden.

Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglicht werden, ohne weitere aktive Komponenten, z. B. Kompressoren oder dergleichen, bei mehreren vorhandenen Tanks einzelne Tanks auch unterhalb eines Systemdrucks weiter zu entleeren. Somit kann insbesondere verhindert werden, dass ein Tank nach Öffnung und Entleerung über ein Druckregelventil bis auf den Systemdruck dann nur noch aktiv beispielsweise über Kompressoren weiter entleert werden kann. Vielmehr kann gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine gespeicherte Energie bzw. ein Druck in einem Tank genutzt werden, um zumindest einen weiteren Tank weiter zu leeren, und kann daher ohne weitere Verdichtungsenergie gearbeitet werden.

Es wird eine Gastankeinrichtung zum Speichern von Gas als Treibstoff für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei die Gastankeinrichtung folgende Merkmale aufweist: eine Mehrzahl von Gasbehältern zum Speichern von Gas; eine Hochdruckleitung, die ausgebildet ist, um die Mehrzahl von Gasbehältern fluidisch mit einer Vorrichtung zum Regulieren einer Gasabgabe zu verbinden; eine Niederdruckleitung, die ausgebildet ist, um die Mehrzahl von Gasbehältern fluidisch mit der Vorrichtung zum Regulieren einer Gasabgabe zu verbinden; und eine Mehrzahl von Ventileinrichtungen, wobei jeweils eine Ventileinrichtung einem Gasbehälter zugeordnet ist, wobei jede Ventileinrichtung ausgebildet ist, um in einer ersten Ventilstellung den zugeordneten Gasbehälter zu verschließen, in einer zweiten Ventilstellung den zugeordneten Gasbehälter fluidisch mit der Hochdruckleitung zu koppeln und in einer dritten Ventilstellung den zugeordneten Gasbehälter fluidisch mit der Niederdruckleitung zu koppeln.

Die Gastankeinrichtung kann beispielsweise in einem Fahrzeug angeordnet sein, insbesondere einem Kraftfahrzeug, beispielsweise einem straßengebundenen Fahrzeug, wie zum Beispiel einem Personenkraftwagen, im Nutzfahrzeug oder dergleichen. Bei dem Gas kann es sich insbesondere um Erdgas handeln. Die Ventileinrichtungen können eine Funktionalität von Mehrwegeventilen aufweisen oder darstellen. Dabei kann jede Ventileinrichtung ein Mehrwegeventil oder beispielsweise zwei einfache Ventile aufweisen. Die Gasbehälter können auch als Gastanks bezeichnet werden. Die Hochdruckleitung und die

Niederdruckleitung können auch als sogenannte Rails bezeichnet werden. Die Mehrzahl von Gasbehältern können zwischen die Hochdruckleitung und die Niederdruckleitung parallel geschaltet sein.

Gemäß einer Ausführungsform können die Ventileinrichtungen als stromlos geschlossene Ventile ausgeführt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass in den Gasbehältern enthaltenes Gas auch bei Funktionsstörungen oder dergleichen sicher gespeichert bleiben kann.

Auch kann in zumindest einem der Mehrzahl von Gasbehältern ein

Adsorbensmaterial zum Adsorbieren von Gas angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass in diesen Gasbehältern ein

Speicherdruck reduziert sein kann, wobei somit auch eine freiere Gestaltung im Hinblick auf Behälterformen ermöglicht wird.

Ferner können in unterschiedlichen Gasbehältern der Mehrzahl von

Gasbehältern zumindest zwei unterschiedliche Adsorbensmaterialien zum Adsorbieren von Gas angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Restentleerung von Gasbehältern, in denen ein erstes

Absorbensmaterial angeordnet ist, unter Verwendung der Druckenergie eines weiteren Gasbehälters, in dem ein zweites Absorbensmaterial angeordnet ist, noch erleichtert und gesteigert werden kann. Es wird auch eine Vorrichtung zum Regulieren einer Gasabgabe aus einer Ausführungsform der vorstehend genannten Gastankeinrichtung zu einer Gasverbrauchereinrichtung vorgestellt, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: einen Hochdruckeinlass zum Einlassen eines ersten Gasvolumenstroms von der Hochdruckleitung, wobei der Hochdruckeinlass mit der Hochdruckleitung koppelbar oder gekoppelt ist; einen Niederdruckeinlass zum Einlassen eines zweiten Gasvolumenstroms von der Niederdruckleitung, wobei der Niederdruckeinlass mit der Niederdruckleitung koppelbar oder gekoppelt ist; einen Auslass zum Auslassen eines dritten Gasvolumenstroms, der steuerbare Anteile des ersten Gasvolumenstroms und zusätzlich oder alternativ des zweiten Gasvolumenstroms aufweist, zu der Gasverbrauchereinrichtung; und einen Strömungskanal mit einem ersten Endabschnitt, einem von dem ersten Endabschnitt abgewandten, zweiten Endabschnitt und einem zwischen den beiden Endabschnitten angeordneten Mittelabschnitt, wobei der

Hochdruckeinlass in dem ersten Endabschnitt angeordnet ist, der Auslass in dem zweiten Endabschnitt angeordnet ist und der Niederdruckeinlass in dem

Mittelabschnitt angeordnet ist, wobei ein Strömungsquerschnitt des

Strömungskanals in dem Mittelabschnitt minimal ist.

Die Vorrichtung zum Regulieren kann auch als ein Druckregelventil oder als eine Druckregelventileinrichtung bezeichnet werden. Der Strömungskanal kann länglich ausgeformt sein, insbesondere mit einer Haupterstreckungsachse. Dabei können der Hochdruckeinlass und der Auslass auf der Haupterstreckungsachse angeordnet sein. Der Strömungsquerschnitt des Strömungskanals kann sich von dem Endabschnitt aus betrachtet zu dem Mittelabschnitt hin zu einem minimalen Strömungsquerschnitt verengen. In dem dritten Gasvolumenstrom kann ein Anteil des ersten Gasvolumenstroms zwischen 0 und 100 Prozent liegen und zusätzlich oder alternativ kann ein Anteil des zweiten Gasvolumenstroms zwischen 0 und 100 Prozent liegen. Die Vorrichtung zum Regulieren kann in Verbindung mit einer Ausführungsform der vorstehend genannten

Gastankeinrichtung eingesetzt oder verwendet werden, um eine Gasabgabe zu regulieren und insbesondere einen Druck am Auslass oder einen Druck des dritten Gasvolumenstroms einzustellen. Die Gasverbrauchereinrichtung kann ein Motor, eine Antriebseinrichtung oder dergleichen des Fahrzeugs sein.

Gemäß einer Ausführungsform kann der Strömungskanal mit dem Mittelabschnitt als eine Venturidüse ausgeformt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Restentleerung von Gasbehältern unter einem Systemdruck unter Verwendung des Druckes in einem über dem Systemdruck befüllten Gasbehälter auf zuverlässige, Energie sparende, wirksame und konstruktiv einfache Weise realisiert werden kann.

Es wird ferner ein Verfahren zum Steuern einer Gasabgabe für eine

Ausführungsform eines nachstehend genannten Gastanksystems vorgestellt, wobei das Verfahren folgenden Schritt aufweist:

Ansteuern der Ventileinrichtungen der Gastankeinrichtung, um den dritten Gasvolumenstrom aus steuerbaren Anteilen des ersten Gasvolumenstroms und zusätzlich oder alternativ des zweiten Gasvolumenstroms zu bewirken.

Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein. Auch kann dieses Verfahren in Verbindung mit einer

Ausführungsform der vorstehend genannten Vorrichtung zum Regulieren und in Verbindung mit einer Ausführungsform der vorstehend genannten

Gastankeinrichtung ausgeführt werden.

Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Ansteuerns zumindest eine erste Ventileinrichtung, die einem ersten Gasbehälter zugeordnet ist, der einen Gasdruck unter einem Grenzwert aufweist, in die dritte Ventilstellung versetzt werden. Hierbei kann eine zweite Ventileinrichtung, die einem zweiten

Gasbehälter zugeordnet ist, der einen Gasdruck über dem Grenzwert aufweist, in die zweite Ventilstellung versetzt werden. Der Grenzwert kann hierbei beispielsweise einen Systemdruck des Gastanksystems im dritten Gasvolumenstrom und zusätzlich oder alternativ einen Systemdruck der Gasverbrauchereinrichtung repräsentieren. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass zumindest ein Gasbehälter mit niedrigem Druck unter

Verwendung eines Gasbehälters mit hohem Druck weiter entleert bzw.

restentleert werden kann.

Ferner kann das Verfahren einen Schritt des Einstellens des ersten

Gasvolumenstroms von dem Hochdruckeinlass in den Mittelabschnitt der Vorrichtung und zusätzlich oder alternativ des zweiten Gasvolumenstroms von dem Niederdruckeinlass in den Mittelabschnitt der Vorrichtung unter Verwendung zumindest eines Ventils aufweisen. Das zumindest eine Ventil kann Teil der Vorrichtung sein oder getrennt von der Vorrichtung in zumindest einer Leitung angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Gasfluss durch die Vorrichtung zum Regulieren hindurch, somit auch der dritte Volumenstrom, genau und zuverlässig gesteuert bzw. eingestellt werden kann.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in

entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.

Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des

Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Es wird zudem ein Gastanksystem vorgestellt, das folgende Merkmale aufweist: eine Ausführungsform der vorstehend genannten Gastankeinrichtung; und eine Ausführungsform der vorstehend genannten Vorrichtung zum Regulieren einer Gasabgabe für die Gastankeinrichtung, wobei der Hochdruckeinlass mit der Hochdruckleitung gekoppelt ist, wobei der Niederdruckeinlass mit der

Niederdruckleitung gekoppelt ist.

Das Gastanksystem kann ausgebildet sein, um an dem Auslass der Vorrichtung mit einer Schnittstelle zu der Gasverbrauchereinrichtung koppelbar oder gekoppelt zu sein.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Gastanksystem ein erstes Ventil zum Einstellen des ersten Gasvolumenstroms von dem Hochdruckeinlass in den Mittelabschnitt der Vorrichtung und zusätzlich oder alternativ ein zweites Ventil zum Einstellen des zweiten Gasvolumenstroms von dem Niederdruckeinlass in den Mittelabschnitt der Vorrichtung aufweisen. Dabei kann das erste Ventil als ein stromlos geschlossenes Ventil ausgeführt sein. Das zweite Ventil kann als ein Rückschlagventil ausgeführt sein. Das erste Ventil und zusätzlich oder alternativ das zweite Ventil können in der Vorrichtung angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Gasvolumenströme auf sichere und exakte Weise gesteuert bzw. eingestellt werden können.

Auch kann das Gastanksystem eine Ausführungsform des vorstehend genannten Steuergerätes aufweisen, das signalübertragungsfähig mit den

Ventileinrichtungen der Gastankeinrichtung und zusätzlich oder alternativ mit zumindest einem Ventil der Vorrichtung verbunden sein kann. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Gasabgabe des Gastanksystems auf einfache, Energie sparende und zuverlässige Weise gesteuert werden kann.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm einer Kapazität von Gastanks;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Gastanksystems gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Wirkprinzips eines

Gastanksystems gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 ein Diagramm eines Druckverlaufs entlang des Strömungskanals der Vorrichtung aus Fig. 4;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem

Gastanksystem gemäß einem Ausführungsbeispiel; und

Fig. 7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem

Ausführungsbeispiel.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche

Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Fig. 1 zeigt ein Diagramm einer Kapazität von Gastanks. Hierbei ist in dem Diagramm an der Abszissenachse ein Druck P gespeicherten Gases

aufgetragen, wobei an der Ordinatenachse eine Menge oder ein Volumen V gespeicherten Gases aufgetragen ist. Ferner ist mit P _m in ein Minimaldruck bzw. Systemdruck bzw. Selbstentleerungsdruck (depletion pressure) unter

Berücksichtigung eines Systemdruckes eingezeichnet. Depletion pressure bedeutet einen Systemdruck als Druck, bis zu dem ein Gastank entleert werden kann. Zudem ist mit P _ma x ein maximaler Druck in dem Gastank angegeben. Ein erster Graph 110 repräsentiert eine Isotherme für einen CNG-Tank (CNG =

Compressed Natural Gas; komprimiertes Erdgas). Dabei verläuft der erste Graph 110 linear. Ein zweiter Graph 120, ein dritter Graph 130 und ein vierter Graph 140 repräsentieren Isothermen für ANG-Tanks (ANG = Adsorbed Natural Gas; adsorbiertes Erdgas). Der zweite Graph 120, der dritte Graph 130 und der vierte Graph 140 verlaufen hierbei nichtlinear.

Für den zweiten Graphen 120, den dritten Graphen 130 und den vierten Graphen 140 sind ferner jeweilige Wertebereiche 125, 135 und 145 für Mengen bzw. Volumina zwischen P _m in und P _ma x angegeben.

Einige typische Tanksysteme, die CNG-Tanks aufweisen, haben beispielsweise Betankungsdrücke von 250 bar und der Systemdruck liegt beispielsweise bei 5 bis 20 bar. ANG-Systeme werden beispielsweise auch bei 250 bar gefüllt oder aber bei einem niedrigen Druck von beispielsweise 30 bis 50 bar, um eine Tankform freier auslegen zu können. Bei CNG-Tanks steigt die Kapazität linear mit dem Druck P an, d. h. je höher der Tankdruck ist, desto mehr Erdgas wird vom Tank aufgenommen, wie es anhand des Graphen 110 ersichtlich ist. Bei ANG-Tanks steigt die Kapazität nichtlinear an, d. h. bei niedrigen Drücken ist der Anstieg der Graphen 120, 130 und 140 steil, bei hohen Drücken flacher. Die Graphen 120, 130 und 140 zeigen den Verlauf von Tankkapazitäten von ANG-

Tanks mit unterschiedlichen Adsorbensmaterialien. Gerade für

Adsorbensmaterialien mit dem Graphen 130 kann ein niedriger Systemdruck von Bedeutung sein. Um eine Tankkapazität gut auszunutzen, ist es vorteilhaft, den Tank möglichst bis zu einem niedrigen Druck zu entleeren, denn gerade bei ANG-Tanks ist hier der höchste Kapazitätshub. Allerdings wird ein niedrigster Selbstentleerungsdruck durch den Systemdruck oder den Depletion Pressure Pmin nach unten begrenzt. Zukünftige Einspritzkonzepte könnten auch eine Erhöhung des Systemdrucks und damit des Depletion Pressure P _m in bewirken. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Gastanksystems 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Gastanksystem 200 ist ausgebildet, um Gas als Treibstoff für ein Fahrzeug zu speichern und abzugeben. Dabei weist das Gastanksystem 200 eine Regulierungsvorrichtung 210 oder Vorrichtung 210 zum Regulieren einer Gasabgabe und eine Gastankeinrichtung 220 auf.

Hierbei ist die Regulierungsvorrichtung 210 ausgebildet, um die Gasabgabe aus der Gastankeinrichtung 220 zu einer Gasverbrauchereinrichtung zu regulieren. Die Regulierungsvorrichtung 210 arbeitet mit dem Bernoulli-Venturi-Effekt.

Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die

Regulierungsvorrichtung 210 als ein Druckregelventil mit der Venturi-Pumpe ausgeführt. Dabei ist die Regulierungsvorrichtung 210 ausgangsseitig beispielsweise mit der Gasverbrauchereinrichtung koppelbar. Die

Gasverbrauchereinrichtung kann beispielsweise Injektoren eines Motors aufweisen. Auf die Regulierungsvorrichtung 210 wird nachfolgend insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 4 noch detaillierter eingegangen.

Die Gastankeinrichtung 220 ist ausgebildet, um Gas als Treibstoff für ein Fahrzeug zu speichern. Die Gastankeinrichtung 220 und die

Regulierungsvorrichtung 210 sind fluidisch miteinander gekoppelt. Die

Gastankeinrichtung 220 weist eine Mehrzahl von Gasbehältern 221, 222 und 223 oder Gastanks 221, 222 und 223 zum Speichern von Gas, eine Mehrzahl von Ventileinrichtungen 224, 225 und 226, eine Hochdruckleitung 227 und eine Niederdruckleitung 228 auf. Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die

Gastankeinrichtung 220 beispielhaft lediglich drei Gasbehälter 221, 222 und 223 sowie beispielhaft lediglich drei Ventileinrichtungen 224, 225 und 226 auf. Jedem der Gasbehälter 221, 222 und 223 ist eine Ventileinrichtung 224, 225 bzw. 226 zugeordnet. Dabei ist einem ersten Gasbehälter 221 eine erste Ventileinrichtung 224 zugeordnet, ist einem zweiten Gasbehälter 222 eine zweite Ventileinrichtung 225 zugeordnet und ist einem dritten Gasbehälter 223 eine dritte

Ventileinrichtung 226 zugeordnet. Die Gasbehälter 221, 222 und 223 mit den jeweils zugeordneten Ventileinrichtungen 224, 225 und 226 sind hierbei zwischen die Hochdruckleitung 227 und die Niederdruckleitung 228 parallel geschaltet.

In Fig. 2 ist durch Punkte zwischen der zweiten Ventileinrichtung 225 und den dritten Gasbehälter 223 symbolisch veranschaulicht, dass die

Gastankeinrichtung 220 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel auch zumindest einen weiteren Gasbehälter und zumindest eine weitere

Ventileinrichtung aufweisen kann.

Die Hochdruckleitung 227 ist ausgebildet, um die Gasbehälter 221, 222 und 223 fluidisch mit der Regulierungsvorrichtung 210 zu verbinden. Die

Hochdruckleitung 227 kann beispielsweise einen Druck von 10 bis 250 bar führen. Die Niederdruckleitung 228 ist ausgebildet, um die Gasbehälter 221, 222 und 223 fluidisch mit der Regulierungsvorrichtung 210 zu verbinden. Die

Niederdruckleitung 228 kann beispielsweise einen Druck von bis zu 10 bar führen. Die Ventileinrichtungen 224, 225 und 226 sind jeweils zwischen die

zugeordneten Gasbehälter 221, 222 bzw. 223 und die Hochdruckleitung 227 sowie die Niederdruckleitung 228 geschaltet. Jede der Ventileinrichtungen 224, 225 und 226 ist ausgebildet, um in einer ersten Ventilstellung den zugeordneten Gasbehälter 221, 222 bzw. 223 zu verschließen, in einer zweiten Ventilstellung den zugeordneten Gasbehälter 221, 222 bzw. 223 fluidisch mit der

Hochdruckleitung 227 zu koppeln und in einer dritten Ventilstellung den zugeordneten Gasbehälter 221, 222 bzw. 223 fluidisch mit der

Niederdruckleitung 228 zu koppeln. Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten

Ausführungsbeispiel ist jede der Ventileinrichtungen 224, 225 und 226 beispielsweise als ein aktives 3/3-Wege-Ventil mit Sperrstellung ausgeführt.

Anders ausgedrückt sind hierbei die Ventileinrichtungen 224, 225 und 226 als stromlos geschlossene Ventile ausgeführt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist in zumindest einem der Mehrzahl von Gasbehältern 221, 222 und 223 ein Adsorbensmaterial zum Adsorbieren von Gas angeordnet. Optional sind in unterschiedlichen Gasbehältern der Mehrzahl von Gasbehältern 221, 222 und 223 zumindest zwei unterschiedliche

Adsorbensmaterialien zum Adsorbieren von Gas angeordnet. Anders ausgedrückt zeigt Fig. 2 eine schematische Darstellung des Tanksystems bzw. Gastanksystems 200, bestehend aus Tanks bzw. Gasbehältern 221, 222 und 223, Mehrwegeventilen bzw. Ventileinrichtungen 224, 225 und 226, Rails bzw. Hochdruckleitung 227 sowie Niederdruckleitung 228, weitere Leitungen und Regulierungsvorrichtung 210 bzw. Druckregelventil mit integrierter Venturi- Pumpe. Das Tanksystem 210 kann Tanks 221, 222 und 223 mit

unterschiedlichen Größen oder Formen aufweisen. Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Tanks 221, 222 und 223 alle jeweils ein Mehrwegeventil 224, 225 und 226 auf, um den Gasinhalt zu sperren, wobei eine sichere Abdichtung durch stromlos geschlossenen Zustand erreicht werden kann, oder um Gas zur Hochdruckleitung 227 bzw. zum Hochdruck-Rail oder zur Niederdruckleitung 228 bzw. zum Niederdruck-Rail zu leiten. Die zwei Rails, d. h. die Hochdruckleitung 227 und die Niederdruckleitung 228, sind mit der Regulierungsvorrichtung 210 bzw. dem Druckregelventil über weitere Leitungen verbunden. Der gewünschte Systemdruck, z. B. lObar, wird über die Regulierungsvorrichtung 210 eingestellt. Im Betrieb können die Gasbehälter 221,

222 und 223 nacheinander geleert werden. Erreicht ein Gasbehälter, z. B. der zweite Gasbehälter 222, einen Druck kleiner als der Systemdruck, z. B. Plank < 10 bar, so wird die zweite Ventileinrichtung 225 auf das Niederdruck-Rail 228 geschaltet. Ferner wird ein voller Gasbehälter, z. B der erste Gasbehälter 221, auf das Hochdruck-Rail 227 geschaltet. Jetzt kann die Regulierungsvorrichtung

210 bzw. das Druckregelventil mit integrierter Venturi-Pumpe den zweiten Gasbehälter 222 weiter entleeren. Der zweite Gasbehälter 222 wird durch den Venturi- Effekt leer gesaugt. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Wirkprinzips eines

Gastanksystems 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Gastanksystem 200 ist hierbei ähnlich dem Gastanksystem aus Fig. 2 ausgeführt. Gezeigt sind von dem Gastanksystem 200 dabei eine Regulierungsvorrichtung 210, die den Bernoulli-Venturi-Effekt nutzt, und eine Gastankeinrichtung 220 mit einem ersten Gasbehälter 221, in dem ein Druck größer als ein Systemdruck ist, und einem zweiten Gasbehälter 222, in dem ein Druck in etwa gleich dem Systemdruck ist. Anders ausgedrückt kann der erste Gasbehälter 221 als„voll" bezeichnet werden, wobei der zweite Gasbehälter 222 als„leer" bezeichnet werden kann. Ferner ist noch eine Gasstromrichtung an einer Ausgangsseite der

Regulierungsvorrichtung 210 zu einer Gasverbrauchereinrichtung, beispielsweise einen Motor, hin dargestellt. Anders ausgedrückt zeigt Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Grundprinzips einer Venturi-Pumpe in dem Gastanksystem 200 bzw. das Grundprinzip ohne Druckregelventil der Venturi-Pumpe mit zwei Gasbehältern 221 und 222.

Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Regulierungsvorrichtung 210 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei der Regulierungsvorrichtung 210 handelt es sich um die Regulierungsvorrichtung aus Fig. 2 bzw. Fig. 3 oder eine ähnliche Regulierungsvorrichtung. Auch ist die Regulierungsvorrichtung 210 eine Vorrichtung zum Regulieren einer Gasabgabe für die Gastankeinrichtung aus

Fig. 2 bzw. Fig. 3 oder eine ähnliche Gastankeinrichtung.

Die Regulierungsvorrichtung 210 weist einen Hochdruckeinlass 411 zum

Einlassen eines ersten Gasvolumenstroms von der Hochdruckleitung der Gastankeinrichtung auf. Dazu ist der Hochdruckeinlass 411 mit der

Hochdruckleitung koppelbar oder gekoppelt. Auch weist die

Regulierungsvorrichtung 210 einen Niederdruckeinlass 412 zum Einlassen eines zweiten Gasvolumenstroms von der Niederdruckleitung der Gastankeinrichtung auf. Dabei ist der Niederdruckeinlass 412 mit der Niederdruckleitung koppelbar oder gekoppelt. Die Regulierungsvorrichtung 210 weist ferner einen Auslass 413 zum Auslassen eines dritten Gasvolumenstroms, der steuerbare Anteile des ersten Gasvolumenstroms und/oder des zweiten Gasvolumenstroms aufweist, zu einer Gasverbrauchereinrichtung auf. Zudem weist die Regulierungsvorrichtung 210 einen Strömungskanal mit einem ersten Endabschnitt 414, einem von dem ersten Endabschnitt 414 abgewandten, zweiten Endabschnitt 415 und einem zwischen den beiden Endabschnitten 414 und 415 angeordneten Mittelabschnitt 416 auf. Dabei ist der Hochdruckeinlass 411 in dem ersten Endabschnitt 414 angeordnet. Der Auslass 413 ist in dem zweiten Endabschnitt 415 angeordnet. Der Niederdruckeinlass 412 ist in dem Mittelabschnitt 416 angeordnet. Ein Strömungsquerschnitt des Strömungskanals ist in dem Mittelabschnitt 416 minimal. Anders ausgedrückt verjüngt sich der Strömungsquerschnitt des Strömungskanals von dem ersten Endabschnitt 414 zu dem Mittelabschnitt 416 hin und erweitert sich von dem Mittelabschnitt 416 zu dem zweiten Endabschnitt 415 hin wieder. Dabei mündet der Niederdruckeinlass 412 in dem Mittelabschnitt 416 in den Strömungskanal ein. Somit fungiert die Regulierungsvorrichtung 210 als eine Venturidüse. Der Strömungskanal ist gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ferner zwischen dem Mittelabschnitt 416 und dem zweiten Endabschnitt 415 abgewickelt.

Bezogen auf eine Anwendung der Regulierungsvorrichtung 210 in dem

Gastanksystem aus Fig. 2 ist der Hochdruckeinlass 411 mit der Hochdruckleitung koppelbar oder gekoppelt, wobei der Niederdruckeinlass 412 mit der

Niederdruckleitung koppelbar oder gekoppelt ist.

Gemäß dem in Fig. 4 gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel weist die Regulierungsvorrichtung 210 ferner ein erstes Ventil 432, 434, 436 und 438 zum Einstellen des ersten Gasvolumenstroms von dem Hochdruckeinlass 411 in den Mittelabschnitt 416 und ein zweites Ventil 440 zum Einstellen des zweiten Gasvolumenstroms von dem Niederdruckeinlass 412 in den Mittelabschnitt 416 auf. Dabei weist das erste Ventil 432, 434, 436, 438 eine Kugel 432, eine Nadel 434, eine elektrische Spule 436 und einen Anker 438 auf. Die Kugel 432 ist in dem ersten Endabschnitt 414 des Strömungskanals angeordnet. Die Nadel 434 erstreckt sich von der Kugel 432 zu dem Anker 438, wobei der Anker in dem zweiten Endabschnitt des Strömungskanals angeordnet ist. Dabei wirkt der abgewickelte Abschnitt des zweiten Endabschnitts 415 als ein Anschlag für den Anker 438, wobei ein Übergangsabschnitt von den ersten Endabschnitt 414 zu dem Mittelabschnitt 416 als ein Anschlag für die Kugel 432 wirkt. Die Spule 436 ist ebenfalls in dem zweiten Endabschnitt 415 angeordnet. Das zweite Ventil 440 ist zwischen dem Niederdruckeinlass 412 und dem Mittelabschnitt 416 angeordnet.

Ferner sind in Fig. 4 auch Druckräume PI, P2, P3 und P4 dargestellt. Ein erster Druckraum PI in der Regulierungsvorrichtung 210 erstreckt sich zwischen dem Hochdruckeinlass 411 und dem Mittelabschnitt 416 bzw. der Kugel 432 des ersten Ventils 432, 434, 436, 438, anders ausgedrückt in dem ersten

Endabschnitt 414. Ein zweiter Druckraum P2 erstreckt sich zwischen dem zweiten Ventil 440 und dem Mittelabschnitt 416. Ein dritter Druckraum P3 erstreckt sich zwischen dem Mittelabschnitt 416 und dem Auslass 413, anders ausgedrückt in dem zweiten Endabschnitt 415. Ein vierter Druckraum P4 erstreckt sich zwischen dem Niederdruckeinlass 412 und dem zweiten Ventil 440.

Anders ausgedrückt zeigt Fig. 4 eine schematische Darstellung eines

Druckregelventils mit integrierter Venturi-Düse als Regulierungsvorrichtung 210 bzw. eine mögliche Anordnung des Druckregelventils und der Venturi-Pumpe für die Regulierungsvorrichtung 210. Die Spule 436 steuert bei Bestromung durch die Bewegung der Kugel 432 einen Öffnungsquerschnitt des ersten Ventils bzw. Druckregelventils. Wird die Spule 436 bestromt, so wirken Magnetkräfte auf den Anker 438. Übersteigt die Magnetkraft die Schließkräfte durch einen Druck im ersten Druckraum PI und einer in Fig. 4 angedeuteten Feder, so wird die Kugel 432 über die Nadel 434 bewegt und öffnet das erste Ventil. Durch hohe

Strömungsgeschwindigkeit im Sitz bzw. ersten Endabschnitt 414 und im

Strömungskanal unterhalb des Sitzes, dem Mittelabschnitt 416, sinkt der statische Druck im zweiten Druckraum P2 unter den Systemdruck im dritten

Druckraum P3. Ist der Druck im zweiten Druckraum P2 kleiner als im vierten Druckraum P4, so öffnet das als Rückschlagventil ausgeführte zweite Ventil 440 und Gas kann aus dem vierten Druckraum P4 angesaugt werden und zum dritten Druckraum P3 geführt werden.

Fig. 5 zeigt ein Diagramm eines Druckverlaufs entlang des Strömungskanals der Vorrichtung aus Fig. 4. Hierbei ist in dem Diagramm an der Abszissenachse eine Position entlang einer Ventilachse z aufgetragen, wobei an der Ordinatenachse ein Druck P aufgetragen ist. Ein Graph 510 repräsentiert einen Verlauf des Druckes P bei einer Bewegung entlang der Ventilachse z von dem ersten

Druckraum PI über den zweiten Druckraum P2 zu dem dritten Druckraum P3. Anders ausgedrückt zeigt Fig. 5 eine schematische Darstellung des statischen Druckverlaufs über die Ventilachse z. Hierbei liegt der Druck im zweiten

Druckraum P2 zwischen einem hohen Druck im ersten Druckraum PI und einem niedrigen Druck im dritten Druckraum P3. Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 600 mit einem Gastanksystem 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeug 600 weist das Gastanksystem 200 und eine Gasverbrauchereinrichtung 610 auf. Hierbei entspricht das Gastanksystem 200 dem Gastanksystem aus Fig. 2 mit

Ausnahme dessen, dass gemäß dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel das Gastanksystem 200 ferner ein Steuergerät 650 aufweist. Dabei ist das Steuergerät 650 signalübertragungsfähig mit den Ventileinrichtungen 224, 225 und 226 der Gastankeinrichtung 220 und mit der Regulierungsvorrichtung 210 verbunden. Das Steuergerät 650 ist beispielsweise ausgebildet, um

Steuersignale an die Ventileinrichtungen 224, 225 und 226 sowie die

Regulierungsvorrichtung 210 auszugeben. Auch kann das Steuergerät 650 ausgebildet sein, um Druckwerte von Drücken in den Gasbehältern 221, 222 und 223 empfangen oder auszulesen. Insbesondere kann das Steuergerät 650 hierbei signalübertragungsfähig mit dem ersten Ventil der

Regulierungsvorrichtung 210 verbunden sein. Das Steuergerät 650 ist eingerichtet, um ein Verfahren zum Steuern einer Gasabgabe für ein

Gastanksystem wie das Verfahren aus Fig. 7 auszuführen. Die

Gasverbrauchereinrichtung 610 ist an den Auslass der Regulierungsvorrichtung 210 angeschlossen.

Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 zum Steuern gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 700 ist ausführbar, um eine

Gasabgabe für ein Gastanksystem zu steuern. Hierbei ist das Verfahren 700 zum Steuern in Verbindung mit einem Steuergerät mit dem Steuergerät aus Fig. 6 ausführbar. Das Verfahren 700 zum Steuern ist ausführbar, um die Gasabgabe des Gastanksystems aus Fig. 2, Fig. 3 bzw. Fig. 6 oder eines ähnlichen

Gastanksystems zu steuern. Auch ist das Verfahren 700 zum Steuern somit in Verbindung mit dem Gastanksystem aus Fig. 2, Fig. 3 bzw. Fig. 6 oder einem ähnlichen Gastanksystem sowie in Verbindung mit der Regulierungsvorrichtung aus Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4 bzw. Fig. 6 oder einer ähnlichen

Regulierungsvorrichtung ausführbar.

Das Verfahren 700 zum Steuern weist einen Schritt 710 des Ansteuerns der Ventileinrichtungen der Gastankeinrichtung auf, um den dritten Gasvolumenstrom aus steuerbaren Anteilen des ersten Gasvolumenstroms und/oder des zweiten Gasvolumenstroms zu bewirken. Beispielsweise wird dabei im Schritt 710 des Ansteuerns zumindest eine erste Ventileinrichtung, die einem ersten Gasbehälter zugeordnet ist, der einen Gasdruck unter einem Grenzwert aufweist, in die dritte Ventilstellung versetzt, wobei eine zweite Ventileinrichtung, die einem zweiten Gasbehälter zugeordnet ist, der einen Gasdruck über dem Grenzwert aufweist, in die zweite Ventilstellung versetzt wird.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren 700 zum Steuern auch einen Schritt 720 des Einstellens des ersten Gasvolumenstroms von dem

Hochdruckeinlass in den Mittelabschnitt der Vorrichtung und/oder des zweiten Gasvolumenstroms von dem Niederdruckeinlass in den Mittel abschnitt der Vorrichtung unter Verwendung zumindest eines Ventils auf. Dabei ist der Schritt 720 des Einstellens vor, während und/oder nach dem Schritt 710 des Ansteuerns ausführbar, auch wenn dies in Fig. 7 anders dargestellt ist.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 7 werden im Folgenden weitere

Ausführungsbeispiele und Hintergründe mit anderen Worten erläutert. Es kann für das Gastanksystem 200 ein Tankmanagement in dem Steuergerät 650 ausgeführt werden, wobei die Ventile 224, 225, 226 und 432, 434, 436, 438 geregelt werden, um den Bernoulli-Venturi-Effekt optimal auszunutzen.

Grundsätzlich kann hierbei insbesondere ein Gasbehälter bzw. Tank nur bis zum Systemdruck P _m in entleert werden. Daher kann in diesem ein anderes

Adsorbensmaterial eingesetzt werden als in den anderen Tanks. So können für die anderen Tanks auch Einsparungen beim Adsorbensmaterial ohne Einbußen bei der Entleerbarkeit realisiert werden. Hinsichtlich eines Thermomanagements kann es günstig sein, die ANG-Tanks 221, 222, 223 mit verschiedenen

Adsorbensmaterialien zu bestücken. Bei hohem Gasbedarf führt die Desorption zu einer Abkühlung des Materials, welche den Gasdruck abfallen lassen kann. Hierfür sind die Adsorbensmaterialien unterschiedlich anfällig. So könnte das

Tankmanagement den Tank mit einem kälteverträglichen Adsorbensmaterial für schnelle Fahrten zurückhalten. Zusätzlich könnte der Bernoulli-Venturi-Effekt hier auch ausgenutzt werden, um eine niedrigste Arbeitstemperatur eines Gastanks weiter nach unten zu verschieben, wenn Gas abgesaugt wird.

Adsorbensmaterialien differenzieren sich neben Alterungsstabilität über eine Steigung der Isothermen 120, 130, 140 bei niedrigen Drücken. Diese

Differenzierung könnte man beispielsweise für die Tanks egalisieren, die mittels der Regulierungsvorrichtung 210 und der Gastankeinrichtung 220 weitergehend entleert werden. Die Erfindung kann beispielsweise bei Erdgastanksystemen für PKW oder NKW eingesetzt werden. Der Bernoulli-Venturi-Effekt ist bei ANG-

Tanks besonders vorteilhaft nutzbar.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.