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Title:
CONTROL UNIT AND METHOD FOR SETTING THE PRESSURE IN THE REMOVAL LINE OF A PRESSURE CONTAINER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/239566
Kind Code:
A1
Abstract:
According to the invention, the disclosed technology relates to a control unit (150) for a pressure container system (100) which comprises at least one pressure container (110, 120) with a pressure container valve (206) that is designed to conduct fuel (104) from the pressure container (110, 120) into a removal line (113, 123) for supplying an energy converter (103). The control unit (150) is designed to determine that a fueling procedure of the pressure container (110, 120) is occurring or has occurred. In response thereto, the control unit (150) is additionally designed to cause the pressure container valve (206) to open in a pulsed manner temporally prior to a removal request for fuel (104) for operating the energy converter (103) so that the pressure in the removal line (113, 123) approximates the pressure in the pressure container (110, 120).

Inventors:
PELGER ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/063437
Publication Date:
December 02, 2021
Filing Date:
May 20, 2021
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
International Classes:
F17C5/00
Foreign References:
US20160240873A12016-08-18
US20140109974A12014-04-24
DE102006031875A12007-02-08
DE102015013063A12017-04-13
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Claims:
Patentansprüche

1) Steuereinheit (150) für ein Druckbehältersystem (100), das zumindest einen Druckbehälter (110, 120) mit einem Druckbehälter- Ventil (206) umfasst, das ausgebildet ist, Brennstoff (104) aus dem Druckbehälter (110, 120) in eine Entnahmeleitung (113, 123) zur Versorgung eines Energiewandlers (103) zu leiten; wobei die Steuereinheit (150) eingerichtet ist,

- zu bestimmen, dass ein Betankungsvorgang des Druckbehälters (110, 120) stattfindet oder stattgefunden hat; und

- in Reaktion darauf zu veranlassen, dass das Druckbehälter- Ventil (206) zeitlich vor einer Entnahmeaufforderung für Brennstoff (104) zum Betrieb des Energiewandlers (103) geöffnet wird, um den Druck in der Entnahmeleitung (113, 123) an den Druck in dem Druckbehälter (110, 120) anzunähern.

2) Steuereinheit (150) gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (150) eingerichtet ist, zu veranlassen, dass das Druckbehälter- Ventil (206) während des Betankungsvorgangs pulsweise und/oder zeitlich begrenzt geöffnet wird, um Brennstoff (104) aus dem Druckbehälter (110, 120) in die Entnahmeleitung (113, 123) zu leiten.

3) Steuereinheit (150) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (150) eingerichtet ist, zu veranlassen, dass das Druckbehälter- Ventil (206) zeitlich vor der Entnahmeaufforderung für Brennstoff (104) zum Betrieb des Energiewandlers (103) pulsweise geöffnet wird.

4) Steuereinheit (150) gemäß Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (150) eingerichtet ist, zu veranlassen, dass das Druckbehälter- Ventil (206) maximal 400 Millisekunden oder maximal 200 Millisekunden oder maximal 100 Millisekunden geöffnet wird. 5) Steuereinheit (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (150) eingerichtet ist,

- auf Basis von ein oder mehreren Indizien zu bestimmen, dass der Betankungsvorgang beendet wurde; und

- in Reaktion darauf zu veranlassen, dass das Druckbehälter- Ventil (206) vor einer Entnahmeaufforderung für Brennstoff (104) geöffnet wird, um Brennstoff (104) aus dem Druckbehälter (110, 120) in die Entnahmeleitung (113, 123) zu leiten.

6) Steuereinheit (150) gemäß Anspruch 5, wobei die ein oder mehreren Indizien umfassen,

- die Tatsache, dass kein Druckanstieg in dem Druckbehälter (110, 120) mehr erfolgt;

- die Tatsache, dass der Druckbehälter (110, 120) einen bestimmten Füllstand erreicht oder überschritten hat;

- die Tatsache, dass ein Betankungszugang (101) des Druckbehältersystems (100) geschlossen wurde; und/oder

- die Tatsache, dass ein Nutzer des Energiewandlers (103) eine Aktivierung des Energiewandlers (103) und eine damit verbundene Entnahmeanforderung für Brennstoff (104) vorbereitet.

7) Steuereinheit (150) gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Steuereinheit (150) eingerichtet ist, zu veranlassen, dass das Druckbehälter- Ventil (206) eine vorbestimmte Zeit nachdem bestimmt wurde, dass der Betankungsvorgang beendet wurde, geöffnet wird.

8) Steuereinheit (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (150) eingerichtet ist, das Druckbehälter- Ventil (206) anzusteuem, um einen Druck in der Entnahmeleitung (113, 123) einzustellen, der um einen bestimmten Offsetwert unterhalb des Drucks in dem Druckbehälter (110, 120) liegt. 9) Steuereinheit (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (150) eingerichtet ist, das Druckbehälter- Ventil (206) derart anzusteuem, dass bei Vorliegen einer Entnahmeaufforderung der Druck in der Entnahmeleitung (113, 123) um einen bestimmten Offsetwert unterhalb des Drucks in dem Druckbehälter (110, 120) liegt.

10) Steuereinheit (150) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei der Offsetwert Offsetwert zwischen 20bar und lOObar liegt; und/oder wobei der Offsetwert zwischen 10% und 20% des Innendrucks des Druckbehälters beträgt.

11) Steuereinheit (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (150) eingerichtet ist,

- zu veranlassen, dass der Druck in der Entnahmeleitung (113, 123) während des Betankungsvorgangs an den Druck in dem Druckbehälter (110, 120) angenähert und/oder angeglichen wird;

- Sensordaten eines Drucksensors (116, 126) in der Entnahmeleitung (113, 123) zu ermitteln; und

- den Druck in einer Zuleitung (111, 121) zu dem Druckbehälter (110, 120), über die der Betankungsvorgang erfolgt, auf Basis der Sensordaten des Drucksensors (116, 126) in der Entnahmeleitung (113, 123) zu ermitteln und/oder zu überprüfen.

12) Steuereinheit (150) gemäß Anspruch 11, wobei die Steuereinheit (150) eingerichtet ist,

- auf Basis der Sensordaten des Drucksensors (116, 126) in der Entnahmeleitung (113, 123) einen Systemdruck des Druckbehältersystems (100) während des Betankungsvorgangs zu ermitteln; und - den Systemdruck an eine Betankungseinheit zu senden, von der Brennstoff (104) für den Betankungsvorgang bereitgestellt wird.

13) Steuereinheit (150) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei die Steuereinheit (150) eingerichtet ist,

- Sensordaten eines Drucksensors (118, 128) in einer Zuleitung (111, 121) zu dem Druckbehälter (110, 120) zu ermitteln, über die der Betankungsvorgang des Druckbehälters (110, 120) erfolgt;

- den durch die Sensordaten des Drucksensors (118, 128) in der Zuleitung (111, 121) angezeigten Druck mit dem durch die Sensordaten des Drucksensors (116, 126) in der Entnahmeleitung (113, 123) angezeigten Druck zu vergleichen; und

- den Betankungsvorgang des Druckbehälters (110, 120) und/oder das Druckbehälter- Ventil (206) in Abhängigkeit von dem Vergleich zu steuern.

14) Steuereinheit (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (150) eingerichtet ist,

- zu veranlassen, dass der Druck in der Entnahmeleitung (113, 123) an den Druck in dem Druckbehälter (110, 120) angenähert und/oder angeglichen wird;

- Sensordaten eines Drucksensors (116, 126) in der Entnahmeleitung (113, 123) zu ermitteln; und

- einen Füllstand des Druckbehälters (110, 120) auf Basis der Sensordaten des Drucksensors (116, 126) in der Entnahmeleitung (113, 123) zu ermitteln und/oder zu überprüfen.

15) Steuereinheit (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (150) eingerichtet ist, zu veranlassen, dass das Druckbehälter- Ventil (206) während des Betankungsvorgangs insgesamt höchstens 5% oder weniger einer Gesamtzeitdauer des Betankungsvorgangs geöffnet wird, um den Druck in der Entnahmeleitung (113, 123) während des Betankungsvorgangs an den Druck in dem Druckbehälter (110, 120) anzunähern.

16) Steuereinheit (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei

- das Druckbehältersystem (100) zumindest zwei Druckbehälter (110,

120) mit jeweils einem Druckbehälter- Ventil (206) umfasst; und

- die Steuereinheit (150) eingerichtet ist, zu veranlassen, dass

- die Druckbehälter- Ventile (206) der zumindest zwei Druckbehälter (110, 120) nacheinander und/oder abwechselnd geöffnet werden, um den Druck in der Entnahmeleitung (113, 123) an den Druck in dem Druckbehälter (110, 120) anzunähern; und/oder

-das Druckbehälter- Ventil (206) des Druckbehälters (110, 120), der einen geringeren Druckverlust auf einer Zuleitung (111, 121) für den Betankungsvorgang aufweist, geöffnet wird, um den Druck in der Entnahmeleitung (113, 123) an den Druck in dem Druckbehälter (110, 120) anzunähem.

17) Steuereinheit (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (150) eingerichtet ist,

- Sensordaten eines Drucksensors (118, 128) in einer Zuleitung (111,

121) zu dem Druckbehälter (110, 120) zu ermitteln, über die ein Betankungsvorgang des Druckbehälters (110, 120) erfolgt; und

- auf Basis der Sensordaten des Drucksensors (118, 128) in der Zuleitung (111, 121) zu bestimmen, dass ein Betankungsvorgang des Druckbehälters (110, 120) stattfindet oder stattgefunden hat.

18) Steuereinheit (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (150) eingerichtet ist, im Anschluss daran, dass der Druck in der Entnahmeleitung (113, 123) an den Druck in dem Druckbehälter (110, 120) angenähert wurde,

- zu bestimmen, dass eine Entnahmeaufforderung für Brennstoff (104) zum Betrieb des Energiewandlers (103) vorliegt; und

- in Reaktion darauf zu veranlassen, dass das Druckbehälter- Ventil (206) geöffnet wird, um Brennstoff (104) aus dem Druckbehälter (110, 120) in die Entnahmeleitung (113, 123) zu leiten.

19) Steuereinheit (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (150) eingerichtet ist, zu veranlassen, dass das Druckbehälter- Ventil (206) nur geöffnet wird, wenn der Innendruck des Druckbehälters (110, 120) mindestens 30% oder mindestens 50% oder mindestens 70% vom maximalen Betankung senddruck oder vom nominalen Betriebsdruck beträgt.

20) Druckbehältersystem (100), das umfasst,

- zumindest einen Druckbehälter (110, 120) mit einem Druckbehälter- Ventil (206), das ausgebildet ist, Brennstoff (104) aus dem Druckbehälter (110, 120) in eine Entnahmeleitung (113, 123) zur Versorgung eines Energiewandlers (103) zu leiten; und

- eine Steuereinheit (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die eingerichtet ist, das Druckbehälter- Ventil (206) anzusteuem.

21) Verfahren (300) zum Betrieb eines Druckbehältersystems (100), das zumindest einen Druckbehälter (110, 120) mit einem Druckbehälter- Ventil (206) umfasst, das ausgebildet ist, Brennstoff (104) aus dem Druckbehälter (110, 120) in eine Entnahmeleitung (113, 123) zur Versorgung eines Energiewandlers (103) zu leiten; wobei das Verfahren (300) umfasst,

- Bestimmen (301), dass ein Betankungsvorgang des Druckbehälters (110, 120) stattfindet oder stattgefunden hat; und

- in Reaktion darauf, Bewirken (302), dass das Druckbehälter- Ventil (206) zeitlich vor einer Entnahmeaufforderung für Brennstoff (104) zum Betrieb des Energiewandlers (103) pulsweise geöffnet wird, um den Druck in der Entnahmeleitung (113, 123) an den Druck in dem Druckbehälter (110, 120) anzunähem.

Description:
Steuereinheit und Verfahren zur Einstellung des Drucks in der Entnahmeleitung eines Druckbehälters

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Druckbehältersystem mit ein oder mehreren Druckbehältern, z.B. für ein Kraftfahrzeug. Des Weiteren betrifft die hier offenbarte Technologie ein Verfahren und eine entsprechende Steuereinheit zur Einstellung des Drucks in der Entnahmeleitung aus einem Druckbehälter eines derartigen Druckbehältersystems. Ein Kraftfahrzeug kann zumindest eine Brennstoffzelle aufweisen, die auf Basis eines Brennstoffs wie z.B. Wasserstoff elektrische Energie für den Betrieb, insbesondere für den Antrieb, des Fahrzeugs generiert. Der Brennstoff kann in einem Druckbehältersystem mit zumindest einem Druckbehälter gespeichert werden. Der Brennstoff kann durch Öffnen eines Ventils, insbesondere eines sogenannten On-Tank-Valves (OTV), aus dem Druckbehälter über eine Entnahmeleitung zu der Brennstoffzelle des Fahrzeugs geführt werden.

Während des Betriebs des Druckbehältersystems kann es zu signifikanten Druckunterschiedlichen zwischen unterschiedlichen Komponenten, insbesondere zwischen den ein oder mehreren Druckbehältern und den ein oder mehreren Leitungen, des Druckbehältersystems kommen, was zu einer relativ hohen Belastung des Druckbehältersystems und/oder zu Ungenauigkeiten bei der Brennstoffversorgung der Brennstoffzelle führen kann.

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 eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, in effizienter Weise einen möglichst schonenden und/oder präzisen Betrieb eines Druckbehältersystems zu ermöglichen.

Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.

Gemäß einem Aspekt wird eine Steuereinheit für ein Druckbehältersystem, insbesondere für ein Druckbehältersystem für ein Kraftfahrzeug (z.B. für einen Personenkraftwagen, für ein Kraftrad, für ein Nutzfahrzeug, etc.), beschrieben. Das Druckbehältersystem dient dabei typischerweise zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigen Brennstoff. Das Druckbehältersystem kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das mit komprimiertem (auch Compressed Natural Gas oder CNG genannt) oder verflüssigtem (auch Liquid Natural Gas oder LNG genannt) Erdgas oder mit Wasserstoff (insbesondere Pb) als Brennstoff betrieben wird. Das Druckbehältersystem ist typischerweise mit mindestens einem Energiewandler fluidverbunden, der eingerichtet ist, chemische Energie des Brennstoffs in ein oder mehrere andere Energieformen umzuwandeln.

Ein solches Druckbehältersystem umfasst mindestens einen Druckbehälter, insbesondere einen composite overwrapped pressure vessel. Der Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter oder ein Hochdruckgasbehälter sein.

Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, bei Umgebungstemperaturen Brennstoff dauerhaft bei einem nominalen Betriebsdruck (auch nominal working pressure oder NWP genannt) von mindestens 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck) oder mindestens 700 barü zu speichern. Ein kryogener Druckbehälter ist geeignet, den Brennstoff bei den vorgenannten Betriebsdrücken auch bei Temperaturen zu speichern, die deutlich (z.B. mehr als 50 Kelvin oder mehr als 100 Kelvin) unter der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeuges liegen.

Das in diesem Dokument beschriebene Druckbehältersystem umfasst zumindest einen Druckbehälter mit einem Druckbehälter- Ventil, wobei das Druckbehälter- Ventil ausgebildet ist, (gasförmigen) Brennstoff aus dem Druckbehälter in eine Entnahmeleitung zur Versorgung eines Energiewandlers zu leiten. Dabei ist typischerweise zwischen der Entnahmeleitung und dem Energiewandler ein Druckwandler angeordnet, der eingerichtet ist, Brennstoff mit einem relativ hohen Druck (z.B. lOObarü oder mehr) aus der Entnahmeleitung in Brennstoff mit einem relativ niedrigen Druck (z.B. 15barü oder weniger) zu wandeln. Der Druck des Brennstoffs kann dann ggf. an dem Energiewandler weiter reduziert werden (z.B. auf 2barü oder weniger). Zu diesem Zweck kann ein proportionales Ventil oder ein Injektor verwendet werden.

Das Druckbehälter- Ventil kann ein sogenanntes On-Tank-Valve (OTV) sein oder Teil eines OTVs sein. Als OTV wird typischerweise eine Kombination aus einem elektromagnetisch betätigten Ventil, einem manuell betätigten Ventil und ggf. einer thermischen Druckentlastungsvorrichtung (TPRD) bezeichnet. Das elektromagnetisch betätigte Ventil und das manuell betätigte Ventil können insbesondere in Reihe verschaltet sein, wobei eines davon oder beide jeweils ein Tankabsperrventil darstellen können.

Der Energiewandler ist eingerichtet, chemische Energie des Brennstoffs in ein oder mehrere andere Energieformen umzuwandeln, beispielsweise in elektrische Energie und/oder in Bewegungsenergie. Der Energiewandler kann beispielsweise eine Brennkraftmaschine oder ein Brennstoffzellensystem bzw. ein Brennstoffzellenstapel mit mindestens einer Brennstoffzelle sein. Die Steuereinheit ist eingerichtet, zu bestimmen, dass ein Betankungsvorgang des Druckbehälters stattfindet oder stattgefunden hat. Die Betankung des Druckbehälters kann dabei über einen Betankungszugang des Druckbehältersystems und über eine Zuleitung von dem Betankungszugang zu dem Druckbehälter erfolgen. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein,

Sensordaten eines Drucksensors in der Zuleitung zu dem Druckbehälter zu ermitteln. Es kann dann in präziser und zuverlässiger Weise auf Basis der Sensordaten des Drucksensors in der Zuleitung (insbesondere aufgrund eines Druckanstiegs in der Zuleitung) bestimmt werden, dass ein Betankungsvorgang des Druckbehälters stattfindet oder stattgefunden hat.

Die Steuereinheit ist ferner eingerichtet, in Reaktion auf den erkannten Betankungsvorgang zu veranlassen, dass das Druckbehälter- Ventil (bereits) zeitlich vor der Entnahmeaufforderung für Brennstoff zum Betrieb des Energiewandlers geöffnet wird. Mit anderen Worten, es kann veranlasst werden, dass das Druckbehälter- Ventil auch dann (während und/oder nach einem Betankungsvorgang) geöffnet wird, wenn keine konkrete Entnahmeaufforderung für Brennstoff zum Betrieb des Energiewandlers vorliegt.

Das Öffnen des Druckbehälter- Ventils ist dabei darauf ausgelegt, den Druck in der Entnahmeleitung an den Druck in dem Druckbehälter anzunähem und/oder anzugleichen (noch bevor (erstmalig nach dem Betankungsvorgang) eine Entnahmeaufforderung für Brennstoff zum Betrieb des Energiewandlers vorliegt). Zu diesem Zweck kann das Druckbehälter- Ventil während des Betankungsvorgangs und/oder im Anschluss an den Betankungsvorgang geöffnet werden. Das Öffnen des Druckbehälter- Ventils kann dabei gepulst bzw. getaktet und/oder pulsweise erfolgen (z.B. mit einer Pulsdauer von 100ms oder weniger). Vorteilhaft kann das Druckbehälter- Ventil beim gepulsten bzw. getakteten bzw pulsweisen Betrieb maximal 400 Millisekunden oder maximal 200 Millisekunden oder maximal 100 Millisekunden geöffnet werden.

So kann eine besonders präzise und zuverlässige Einstellung des Drucks in der Entnahmeleitung erfolgen. Alternativ kann (insbesondere nach Beenden des Betankungsvorgangs) ein dauerhaftes Öffnen für ein bestimmtes Zeitintervall (z.B. zwischen 0,5 und 2 Sekunden) erfolgen.

Während oder nach einem Betankungsvorgang kann somit der Druck in der Entnahmeleitung an den Innendruck des Druckbehälters angenähert oder angeglichen werden (noch bevor (erstmalig nach dem Betankungsvorgang) eine Entnahmeaufforderung für Brennstoff zum Betrieb des Energiewandlers vorliegt). So kann die Belastung des Druckbehältersystems beim Öffnen des Druckbehälter- Ventils für eine Entnahmeaufforderung reduziert werden. Ferner können die Genauigkeit der Druckmessung und damit die Genauigkeit der Brennstoffzufuhr beim Öffnen des Druckbehälter- Ventils für eine Entnahmeaufforderung erhöht werden.

Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, im Anschluss daran, dass der Druck in der Entnahmeleitung an den Druck in dem Druckbehälter angenähert und/oder angeglichen wurde, zu bestimmen, dass eine Entnahmeaufforderung für Brennstoff zum Betrieb des Energiewandlers vorliegt. Beispielsweise kann ein Steuersignal von dem Energiewandler und/oder von einem Steuergerät zum Betrieb des Energiewandlers (etwa von einem Antriebssteuergerät) empfangen werden, das anzeigt, dass dem Druckbehälter Brennstoff entnommen werden soll, um den Energiewandler zu betreiben.

In Reaktion auf die empfangene Entnahmeaufforderung kann dann veranlasst werden, dass das Druckbehälter- Ventil (dauerhaft) geöffnet wird, um Brennstoff aus dem Druckbehälter in die Entnahmeleitung zur Versorgung des Energiewandlers zu leiten. Der dabei auftretende Druckausgleich in der Entnahmeleitung und/oder die dabei auftretende Komprimierung des Brennstoffs in der Entnahmeleitung sind aufgrund der vorbereitenden Druckannäherung (nach oder während des Betankungsvorgangs) relativ gering, so dass eine schonende und präzise Brennstoffversorgung des Energiewandlers ermöglicht wird. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu veranlassen, dass das Druckbehälter- Ventil während des Betankungsvorgangs pulsweise und/oder zeitlich begrenzt geöffnet wird, um Brennstoff aus dem Druckbehälter in die Entnahmeleitung zu leiten. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit eingerichtet sein, zu veranlassen, dass das Druckbehälter- Ventil während des Betankungsvorgangs insgesamt höchstens 5% oder weniger der Gesamtzeitdauer des Betankungsvorgangs geöffnet wird, um den Druck in der Entnahmeleitung während des Betankungsvorgangs an den Druck in dem Druckbehälter anzunähern bzw. anzugleichen. Durch ein zeitlich begrenztes und/oder pulsweises Öffnen des Druckbehälter- Ventils kann die Druckanpassung in der Entnahmeleitung bewirkt werden, ohne dabei die Zuverlässigkeit des Betankungsvorgangs wesentlich zu beeinträchtigen.

Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, auf Basis von ein oder mehreren Indizien zu bestimmen, dass der Betankungsvorgang beendet wurde. Beispielhafte Indizien sind: die Tatsache, dass kein Druckanstieg in dem Druckbehälter und/oder in der Zuleitung mehr erfolgt; die Tatsache, dass der Druckbehälter einen bestimmten Füllstand (z.B. zwischen 90% und 95%) erreicht oder überschritten hat; die Tatsache, dass der Betankungszugang (insbesondere eine Tankklappe) des Druckbehältersystems ver- oder geschlossen wurde; und/oder die Tatsache, dass ein Nutzer des Energiewandlers eine Aktivierung des Energiewandlers und eine damit verbundene Entnahmeanforderung für Brennstoff vorbereitet (z.B. dass der Nutzer den Start eines Fahrzeugs vorbereitet, in dem die Start/Stopp Taste des Fahrzeugs betätigt wird).

Es kann dann in Reaktion auf das erkannte Ende des Betankungsvorgangs veranlasst werden, dass das Druckbehälter- Ventil zwar nach dem Ende des Betankungsvorgangs aber vor einer (erstmaligen) Entnahmeaufforderung für Brennstoff geöffnet wird, um Brennstoff aus dem Druckbehälter in die Entnahmeleitung zu leiten. Insbesondere kann veranlasst werden, dass das Druckbehälter- Ventil eine vorbestimmte Zeit (z.B. zwischen 5 und 10 Sekunden) nachdem bestimmt wurde, dass der Betankungsvorgang beendet wurde, geöffnet wird. Durch das Öffnen des Druckbehälter- Ventils im Anschluss an den Betankungsvorgang können Auswirkungen auf den Betankungsvorgang durch das Öffnen des Druckbehälter- Ventils gänzlich vermieden werden.

Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, das Druckbehälter- Ventil anzusteuem, um einen Druck in der Entnahmeleitung einzustellen, der um einen bestimmten Offsetwert unterhalb des Drucks in dem Druckbehälter liegt. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit eingerichtet sein, das Druckbehälter- Ventil derart anzusteuem, dass (im Anschluss an die Druckannäherung) bei Vorliegen einer Entnahmeaufforderung der Druck in der Entnahmeleitung um einen bestimmten Offsetwert unterhalb des Drucks in dem Druckbehälter liegt. Der Offsetwert kann z.B. ein bestimmter fester Wert (z.B. zwischen 20bar und lOObar) sein, oder der Offsetwert kann ein Prozentsatz des Innendrucks des Druckbehälters (z.B. zwischen 10% und 20%) sein. Durch eine derartige Einstellung des Drucks in der Entnahmeleitung können eine zuverlässige Überwachung der internen Dichtheit des Dmckbehälter- Ventils (auf Basis des Druckunterschiedes zwischen dem Druckbehälter und der Entnahmeleitung) und somit ein besonders sicherer und zuverlässiger Betrieb des Druckbehältersystems ermöglicht werden,

Wie bereits oben dargelegt, kann die Steuereinheit eingerichtet sein, zu veranlassen, dass der Druck in der Entnahmeleitung während des Betankungsvorgangs an den Druck in dem Druckbehälter angenähert und/oder angeglichen wird (durch Öffnen des Druckbehälter-Ventils). Des Weiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, Sensordaten eines Drucksensors in der Entnahmeleitung zu ermitteln.

Der Druck in der Zuleitung zu dem Druckbehälter kann dann in präziser Weise auf Basis der Sensordaten des Drucksensors in der Entnahmeleitung ermittelt und/oder überprüft werden. So können die Zuverlässigkeit und die Sicherheit des Betankungsvorgangs weiter erhöht werden.

Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten des Drucksensors in der Entnahmeleitung den Systemdruck des Druckbehältersystems während des Betankungsvorgangs zu ermitteln. Des Weiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den Systemdruck (z.B. über eine Infrarot- Schnittstelle) an die Betankungseinheit (insbesondere an die Tanksäule) zu senden, von der Brennstoff für den Betankungsvorgang bereitgestellt wird. So kann (ggf. auch bei Ausfall des Drucksensors in der Zuleitung) eine sogenannte COM-Betankung mit einer erhöhten Befüllung des Druckbehälters ermöglicht werden.

Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, Sensordaten eines Drucksensors in der Zuleitung zu dem Druckbehälter zu ermitteln. Es kann dann der durch die Sensordaten des Drucksensors in der Zuleitung angezeigte Druck in der Zuleitung mit dem durch die Sensordaten des Drucksensors in der Entnahmeleitung angezeigten Druck in der Entnahmeleitung verglichen werden. Der Betankungsvorgang des Druckbehälters (dazu gehört typischerweise auch die Ermittlung des Füllstandes des Druckbehälters) und/oder das Druckbehälter- Ventil können dann in Abhängigkeit von dem Vergleich überwacht und/oder gesteuert werden. Beispielsweise kann in Abhängigkeit von dem Vergleich ein Signal (z.B. ein Abbruchsignal) an die Betankungseinheit für den Tankvorgang gesendet werden. Die Betankungseinheit kann dann z.B. den Abbruch des Betankungsvorgangs bewirken. So können die Zuverlässigkeit des Betankungsvorgangs und/oder des Betriebs der Druckbehältervorrichtung weiter erhöht werden.

Wie bereits oben dargelegt, kann die Steuereinheit eingerichtet sein, zu veranlassen, dass der Druck in der Entnahmeleitung an den Druck in dem Druckbehälter angenähert und/oder angeglichen wird. Dies kann während und/oder nach dem Betankungsvorgang erfolgen. Es kann dann auf Basis der Sensordaten des Drucksensors in der Entnahmeleitung der Füllstand des Druckbehälters ermittelt und/oder überprüft werden. Information in Bezug auf den Füllstand kann dann über eine Benutzerschnittstelle ausgegeben werden. Durch die Berücksichtigung des Drucks in der Entnahmeleitung kann die Genauigkeit des ermittelten Füllstands erhöht werden (im Vergleich zu der Ermittlung des Füllstands auf Basis der Sensordaten des Drucksensors in der Zuleitung).

Das Druckbehältersystem kann ggf. zumindest zwei Druckbehälter mit jeweils zumindest einem Druckbehälter- Ventil umfassen (die im Rahmen des Betankungsvorgangs befüllt werden). Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu veranlassen, dass die Dm ckbehälter- Ventile der zumindest zwei Druckbehälter nacheinander und/oder abwechselnd geöffnet werden, um den Druck in der Entnahmeleitung an den Druck in dem Druckbehälter anzunähem. So kann die Belastung des Druckbehältersystems weiter reduziert werden.

Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit eingerichtet sein, zu veranlassen, dass das Druckbehälter- Ventil des Druckbehälters, der (von den beiden bzw. von allen Druckbehältem) den geringsten Druckverlust (z.B. die kürzeste Zuleitung bei gleich großen Druckbehältem und/oder den geringeren Massenstrom bei unterschiedlich großen Druckbehältem) in der Zuleitung für den Betankungsvorgang aufweist, geöffnet wird, um den Dmck in der Entnahmeleitung an den Dmck in dem Druckbehälter anzunähem. So kann erreicht werden, dass der Dmck in der Entnahmeleitung an den höchsten Dmck des Dmckbehältersystems angenähert wird, wodurch die Belastung des Dmckbehältersystems bei einer Entnahmeanforderung weiter reduziert werden kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Druckbehältersystem beschrieben, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Das Druckbehältersystem umfasst zumindest einen Druckbehälter mit einem Dmckbehälter- Ventil, das ausgebildet ist, Brennstoff aus dem Druckbehälter in eine Entnahmeleitung zur Versorgung eines Energiewandlers zu leiten. Des Weiteren umfasst das Druckbehältersystem die in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit, die eingerichtet ist, das Druckbehälter- Ventil anzusteuem (um den Druck in der Entnahmeleitung an den Innendruck des Druckbehälters anzunähern).

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das das in diesem Dokument beschriebene Druckbehältersystem umfasst.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb eines Druckbehältersystems beschrieben, das zumindest einen Druckbehälter mit einem Druckbehälter- Ventil umfasst, das ausgebildet ist, Brennstoff aus dem Druckbehälter in eine Entnahmeleitung zur Versorgung eines Energiewandlers zu leiten. Das Verfahren umfasst das Bestimmen, dass ein Betankungsvorgang des Druckbehälters stattfindet oder stattgefunden hat. Des Weiteren umfasst das Verfahren, in Reaktion darauf, das Bewirken, dass das Druckbehälter- Ventil zeitlich vor einer Entnahmeaufforderung für Brennstoff zum Betrieb des Energiewandlers (insbesondere vor einer erstmaligen Entnahmeaufforderung nach dem erkannten Betankungsvorgang) geöffnet wird, um den Druck in der Entnahmeleitung an den Druck in dem Druckbehälter anzunähem. Das Öffnen des Druckbehälter- Ventils kann dabei bevorzugt gepulst bzw. pulsweise und/oder getaktet erfolgen, um den Druck in der Entnahmeleitung in möglichst präziser und schonender Weise an den Druck in dem Druckbehälter anzunähern.

Die Steuereinheit ist bevorzugt eingerichtet, zu veranlassen, dass das Druckbehälter- Ventil insbesondere während eines Betankungsvorgangs nur geöffnet wird, wenn der Innendruck des Druckbehälters mindestens 30% oder mindestens 50% oder mindestens 70% vom maximalen Betankungsenddruck oder vom nominalen Betriebsdruck beträgt. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

Figur 1 ein beispielhaftes Druckbehältersystem mit mehreren Druckbehältern; Figur 2 eine beispielhafte Ventil- Vorrichtung für einen Druckbehälter; und Figur 3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Einstellung des Drucks in einer Entnahmeleitung eines Druckbehälters.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument damit, einen möglichst schonenden und/oder präzisen Betrieb eines Druckbehältersystems zu ermöglichen. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. 1 ein beispielhaftes Druckbehältersystem 100 mit einem ersten Druckbehälter 110 und einem zweiten Druckbehälter 120. Die Druckbehälter 110, 120 weisen jeweils Ventil- Vorrichtungen 112, 122 (z.B. OTVs) auf, über die der Zustrom und der Abfluss von Brennstoff 104 zu bzw. aus den Druckbehältern 110, 120 gesteuert werden kann.

Das in Fig. 1 dargestellte Druckbehältersystem 100 umfasst Zuleitungen 111, 121, die ausgebildet sind, Brennstoff 104 von einem Betankungszugang 101 zu den Druckbehältern 110, 120 zu führen. Eine erste Zuleitung 111 wird zu einem Eingang der ersten Ventil- Vorrichtung 112 des ersten Druckbehälters 110 geführt. In entsprechender Weise wird eine zweite Zuleitung 121 zu einem Eingang der zweiten Ventil- Vorrichtung 122 des zweiten Druckbehälters 120 geführt. So können die beiden Druckbehälter 110, 120 aus einem Betankungszugang 101 heraus betankt werden. Das Druckbehältersystem 100 kann Drucksensoren 118, 128 umfassen, die eingerichtet sind, Sensordaten in Bezug auf den Druck in der jeweiligen Zuleitung 111, 121 zu erfassen.

Das Druckbehältersystem 100 umfasst ferner eine erste Entnahmeleitung 113, die mit einem Ausgang der ersten Ventil- Vorrichtung 112 verbunden ist, sowie eine zweite Entnahmeleitung 123, die mit einem Ausgang der zweiten Ventil- Vorrichtung 122 verbunden ist. Über die Entnahmeleitungen 113, 123 kann Brennstoff 104 aus den Druckbehältern 110, 120 zu einem Druckwandler 102 geführt werden. Typischerweise ist der Druck in den Druckbehältern 110, 120 höher als der Betriebsdruck eines Energiewandlers 103 (z.B. einer Brennstoffzelle oder eines Brennstoffzellenstapels). Der Betriebsdruck eines Energiewandlers 103 kann z.B. bei ca. 2bar liegen. Der Druck in einem Druckbehälter 110, 120 ist beispielsweise um den Faktor 20, 50, 100, 200 oder mehr höher als der Betriebsdruck eines Energiewandlers 103. Der Druckwandler 102 (insbesondere ein Druckregler) kann eingerichtet sein, den Druck des Brennstoffs 104 aus den Druckbehältern 110, 120 zu reduzieren (z.B. auf einen Mitteldruck im Bereich zwischen 10-20bar). Der Druck des Brennstoffs 104 kann dann an dem Energiewandler 103 weiter auf den Betriebsdruck des Energiewandlers 103 reduziert werden. Das Druckbehältersystem 100 kann ein oder mehrere Drucksensoren 116, 126 umfassen, die eingerichtet sind, Sensordaten in Bezug auf den Druck in der jeweiligen Entnahmeleitung 113, 123 zu erfassen. Ein Drucksensor 116, 126 kann dabei jeweils zumindest einen Temperatursensor umfassen, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf die Temperatur der Messmembran des Drucksensors 116, 126 zu erfassen (wobei die Temperatur der Messmembran des Drucksensors 116, 126 typischerweise von der Temperatur des Brennstoffs 104 in der Entnahmeleitung 113, 123 abhängt).

Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Ventil- Vorrichtung 112, 122 für einen Druckbehälter 110, 120. Die Ventil- Vorrichtung 112, 122 umfasst eine Zufluss- Schnittstelle 201 zur Ankupplung einer Zuleitung 111, 121, sowie eine Abfluss- Schnittstelle 203 zur Ankupplung einer Entnahmeleitung 113, 123. Der über die Zufluss-Schnittstelle 201 zugeführte Brennstoff 104 kann in einem Zufluss-Filter 202 gefiltert werden, um eine Verunreinigung des Druckbehälters 110, 120 und/oder eines Dichtsitzes der Ventil- Vorrichtung 112, 122 zu vermeiden bzw. zu reduzieren.

Der die Zufluss-Schnittstelle 201 umfassende Zuflusskanal 221 zum Zuführen von Brennstoff 104 und der die Abfluss-Schnittstelle 203 umfassende Abflusskanal 223 zum Abführen von Brennstoff 104 können an einem Kopplungspunkt 216 miteinander und mit einem gemeinsamen Kanal 222 gekoppelt werden. Der gemeinsame Kanal 222 kann den Kopplungspunkt 216 mit dem Innenraum eines Druckbehälters 110, 120 verbinden.

Der gemeinsame Kanal 222 kann ein elektrisch betätigbares Ventil 206 aufweisen. Das elektrisch betätigbare Ventil 206 kann über einen Datenbus mit einer Datenschnittstelle 210 der Ventil- Vorrichtung 112, 122 elektrisch leitend verbunden sein. Über die Datenschnittstelle 210 kann ein Steuersignal empfangen werden, dass anzeigt, ob das elektrisch betätigbare (Druckbehälter-) Ventil 206 geöffnet oder geschlossen werden soll. Das elektrisch betätigbare Ventil 206 kann z.B. ein elektromagnetisches Ventil umfassen. Das Steuersignal kann durch eine Steuereinheit 150 des Druckbehältersystems 100 bereitgestellt werden.

Parallel zu dem elektrisch betätigbaren Ventil 206 kann ein Rückschlagventil 215 angeordnet sein. Das Rückschlagventil 215 kann derart angeordnet sein, dass ein Austreten von Brennstoff 104 aus dem Druckbehälter 110, 120 vermieden wird, dass jedoch durch Überwindung der Rückstellkraft des Rückschlagventils 215 die Zufuhr von Brennstoff 104 in den Druckbehälter 110, 120 (z.B. bei einem Betankungsvorgang) ermöglicht wird. Des Weiteren kann das elektrisch betätigbare Ventil 206 ggf. durch ein manuelles Ventil 207 überbrückt werden.

Das manuelle Ventil 207 kann z.B. durch Wartungspersonal manuell geöffnet werden, um den Druckbehälter 110, 120 zumindest teilweise zu enttanken.

Der Zuflusskanal 221 und der Abflusskanal 223 können somit ab dem Kopplungspunkt 216 über den gemeinsamen Kanal 222 gemeinsam in den Innenraum des Druckbehälters 110, 120 verlaufen. Dabei kann der gemeinsame Kanal 222 über ein weiteres manuelles Ventil 214 geführt werden, das dazu genutzt werden kann, einen Druckbehälter 110, 120 manuell zu schließen oder zu öffnen. Des Weiteren kann der gemeinsame Kanal 222 über einen weiteren Abfluss-Filter 212 geführt werden, mit dem der Brennstoff 104 vor der Zufuhr zu dem Energiewandler 103 gefiltert werden kann.

Die Ventil- Vorrichtung 112, 122 kann weiter einen Temperatursensor 213 mit einer Auswerteeinheit 208 umfassen, die mit der Datenschnittstelle 210 verbunden ist. So können Sensordaten bezüglich der Temperatur des Druckbehälters 110,

120 und/oder des gespeicherten Brennstoffs 104 bereitgestellt werden. Außerdem kann die Ventil- Vorrichtung 112, 122 eine Druckentlastungseinheit 209 (z.B. ein Thermal Pressure Release Device, TPRD) umfassen, die ausgebildet ist, den Druckbehälter 110, 120 bei Erreichen oder Überschreiten eines Temperatur- Schwellenwertes zu öffnen, um Brennstoff 104 über eine Entlüftungseinheit (insbesondere eine Öffnung) 211 abzulassen und um dadurch den Druck im Innenraum des Druckbehälters 110, 120 zu reduzieren.

Der Abflusskanal 223 kann zwischen dem Kopplungspunkt 216, an dem der Abflusskanal 223 und der Zuflusskanal 221 zusammengeführt werden, und der Abfluss-Schnittstelle 203 eine Flussbegrenzungseinheit 205 aufweisen, die eingerichtet ist, den rückwärtigen Fluss an Brennstoff 104 von der Abfluss- Schnittstelle 203 zu dem Kopplungspunkt 216 zu begrenzen und ggf. zu unterbinden. Die Flussbegrenzungseinheit 205 kann ein Rückschlagventil aufweisen, das eingerichtet ist, einen rückwärtigen Fluss gänzlich zu unterbinden. Alternativ oder ergänzend kann die Flussbegrenzungseinheit 205 (z.B. parallel zu dem Rückschlagventil) eine Drossel aufweisen, die eingerichtet ist, den rückwärtigen Fluss auf einen bestimmten Maximalwert (z.B. auf einen Maximalwert des Massenstroms und/oder des Volumenstroms) zu begrenzen.

In entsprechender Weise kann auch auf dem Zuflusskanal 221 zwischen der Zufluss-Schnittstelle 201 und dem Kopplungspunkt 216 eine Flussbegrenzungseinheit 204 angeordnet werden, die den rückwärtigen Strom von Brennstoff 104 aus dem Druckbehälter 110, 120 heraus auf einem bestimmten Maximalwert begrenzt (z.B. mittels einer Drossel) und/oder blockiert (z.B. durch ein Rückschlagventil). So können Brennstoffströme für einen Druckausgleich über die Zuleitungen 111, 121 (z.B. zu Beginn eines Betankungsvorgangs) begrenzt werden.

Nach einer regulären Betankung der ein oder mehreren Druckbehälter 110, 120 ist der Druck in den ein oder mehreren Druckbehältern 110, 120 und in den ein oder mehreren Zuleitungen 111, 121 typischerweise deutlich höher als der Druck in den ein oder mehreren Entnahmeleitungen 113, 123. Wenn nach der Betankung (z.B. durch den Energiewandler 103) eine Entnahme von Brennstoff 104 angefordert wird, so kann es in den ein oder mehreren Entnahmeleitungen 113,

123 zu einem relativ starken Druckschlag kommen, bei dem der Druck in den ein oder mehreren Entnahmeleitungen 113, 123 relativ schnell ansteigt. Dies kann zu einer relativ hohen Belastung für die ein oder mehreren Entnahmeleitungen 113, 123, für die ein oder mehreren Drucksensoren 116, 126, für den Druckwandler 102 und für etwaige Verbindungselemente führen. Des Weiteren kann durch die schnelle Kompression der verbliebenen Brennstoff-Masse in den ein oder mehreren Entnahmeleitungen 113, 123 beim Öffnen der Druckbehälter- Ventile 206, die Temperatur in den ein oder mehreren Entnahmeleitungen 113, 123 signifikant ansteigen. Der Temperaturanstieg kann dabei typischerweise nur zeitverzögert durch den Temperatursensor der ein oder mehreren Drucksensoren 116, 126 erfasst werden, so dass keine (korrekte) Temperaturkompensation der Sensordaten der ein oder mehreren Drucksensoren 116, 126 der ein oder mehreren Entnahmeleitungen 113, 123 durchgeführt werden kann, was zu Ungenauigkeiten bei der Ermittlung des Drucks in den ein oder mehreren Entnahmeleitungen 113, 123 führen kann. Dies kann sich wiederum negativ auf eine Funktion wie die Leckageüberwachung der Druckbehälter- Ventile 206 der ein oder mehreren Druckbehälter 110, 120 auswirken.

Die Steuereinheit 150 des Druckbehältersystems 100 kann eingerichtet sein, eine Betriebssituation zu detektieren, bei der der Innendruck in einem Druckbehälter 110, 120 höher ist, insbesondere um einen bestimmten Prozentsatz oder um einen bestimmten Absolutwert höher ist, als in der Entnahmeleitung 113, 123 des Druckbehälters 110, 120. Dies kann z.B. infolge einer Betankung des Druckbehälters 110, 120 der Fall sein.

Des Weiteren kann die Steuereinheit 150 eingerichtet sein, ein oder mehrere Maßnahmen zu veranlassen, um zu bewirken, dass der Druck in der Entnahmeleitung 113, 123 vor einer Brennstoffentnahmeanforderung für den Betrieb des Energiewandlers 103 an den Innendruck in dem Druckbehälter 110, 120 angenähert wird (z.B. bis zu einem Wert der um einen bestimmten Offsetwert unterhalb des Innendrucks liegt). Insbesondere kann das Druckbehälter- Ventil 206 des Druckbehälters 110, 120 pulsweise oder dauerhaft geöffnet werden, um Brennstoff 204 aus dem Druckbehälter 110, 120 in die Entnahmeleitung 113, 123 zu führen (ohne dass dafür eine Brennstoffentnahmeanforderung durch den Energiewandler 103 vorliegt). Das Druckbehälter- Ventil 206 kann an unterschiedlichen Zeitpunkten und/oder in Reaktion auf unterschiedliche Trigger geöffnet werden, z.B.

• bereits während des Betankungsvorgangs;

• sobald (bei einem Betankungsvorgang) kein Druckanstieg mehr in dem Druckbehälter 110, 120 erfolgt;

• sobald die Tankklappe des Betankungszugangs 101 geschlossen wird;

• wenn die Fahrertür des Fahrzeugs nach einem Betankungsvorgang geöffnet wird;

• wenn erkannt wird, dass der Fahrer des Fahrzeugs abwesend ist (z.B. anhand eines Sitzbelegungssensors, einer Innenraumkamera, eines Sicherheitsgurts, etc.); und/oder

• wenn das Fahrzeug gestartet wird (aber noch keine Brennstoffentnahmeanforderung durch den Energiewandler 103 vorliegt).

Durch die vorbereitende Annäherung des Drucks in der Entnahmeleitung 113, 123 an den Innendruck des Druckbehälters 110, 120 kann in zuverlässiger Weise ein Druckschlag beim Öffnen des Druckbehälter- Ventils 206 in Reaktion auf eine Brennstoffentnahmeanforderung durch den Energiewandler 103 vermieden werden. So kann die Belastung des Druckbehältersystems 100 (z.B. aufgrund eines Druckschlags in den Feitungen 113, 123 und/oder aufgrund einer relativ hohen Strömungsgeschwindigkeit an dem Ventilsitz des Druckbehälter- Ventils 206) reduziert werden. Des Weiteren kann so eine zuverlässige Brennstoffentnahme zum Betrieb des Energiewandlers 103 gewährleistet werden. Insbesondere kann die Messgenauigkeit des Drucksensors 116, 126 in der Entnahmeleitung 113, 123 erhöht werden, was einen präzisen Druckausgleich des Brennstoff-Drucks in der Entnahmeleitung 113, 123 und in dem Druckbehälter 110, 120 ermöglicht und/oder was einen zuverlässigen Betrieb einer Sicherheitsfunktion (z.B. einer Überwachung eines überschüssigen Massenstroms) ermöglicht.

Mit anderen Worten, während der Betankung eines Druckbehälters 110, 120 kann das Druckbehälter- Ventil 206 getaktet angesteuert werden (z.B. im Millisekunden-Bereich, etwa 15-75ms), sodass die Entnahmeleitung 113, 123 (zumindest teilweise) befüllt wird. Dies kann ggf. erfolgen, ohne dass dabei das Druckbehälter- Ventil 206 vollständig geöffnet wird. Alternativ kann eine vollständige Öffnung des Druckbehälter- Ventils 206 bewirkt werden. Die vollständige Öffnung des Druckbehälter- Ventils 206 erfolgt dabei während eines Betankungsvorgangs bevorzugt nur für einen relativ kurzen Zeitraum (z.B.

0,3-2 Sekunden), damit der Zustand „Laufende Betankung bei geöffnetem Ventil 206“ möglichst kurz ist und somit die Vorteile einer getrennten Zuleitung 111, 121 und Entnahmeleitung 113, 123 für bestimmte Fehlerfälle und/oder Fehlfunktionen (wie z.B. ein Leck in der Entnahmeleitung 113, 123, ein defekter Druckwandler 102 mit einem entsprechendem Druckanstieg in der Mitteldruck- Leitung zu dem Energiewandler 103, etc.) überwiegend erhalten bleiben.

Ein alternativer oder ergänzender Zeitpunkt für eine (ggf. getaktete) Ansteuerung des Druckbehälter-Ventils 206 ist ein Zeitpunkt unmittelbar im Anschluss an einen Tankvorgang:

• wenn kein Druckanstieg mehr in dem Druckbehälter 110, 120 erfolgt und/oder wenn der Füllstand des Druckbehälters bei zumindest 93% bzw. 95% liegt; und/oder

• wenn die Tankklappe geschlossen wird.

Alternativ oder ergänzend kann die Ansteuerung des Druckbehälter-Ventils 206 an einem Zeitpunkt bei der Entnahmevorbereitung zur Entnahme von Brennstoff 104 erfolgen, z.B. wenn das Fahrzeug gestartet wurde, und das Druckbehälter- Ventil 206 für die Entnahme geöffnet werden muss. In diesem Fall kann eine relativ kurze, getaktete Sequenz von Öffnungsimpulses des Druckbehälter- Ventils 206 der eigentlichen Entnahme vorgeschaltet werden.

Die Ansteuerung der ein oder mehreren Druckbehälter- Ventile 206 kann abhängig von der Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Zuleitung 111, 121 und dem Druck in der Entnahmeleitung 113, 123 sein. Bei einem Druckbehältersystem 100 mit mehreren Druckbehältem 110, 120 kann die Ansteuerung der Druckbehälter- Ventile 206 der unterschiedlichen Druckbehälter 206 sequentiell erfolgen (nicht alle Ventile 206 gleichzeitig, insbesondere immer nur ein Ventil 206 pro Schaltvorgang). So können die Zyklenzahl der Ventilansteuerungen und somit die Belastung der Ventile 206 reduziert werden. Andererseits kann dabei dennoch die Entnahmeleitung 113, 123 schrittweise (getaktet - abhängig von der Ansteuersequenz) befüllt werden.

Durch eine derartige Ansteuerung des Druckbehälter- Ventils 206 eines Druckbehälters 110, 120 während der Betankung, kann der Druck in der Entnahmeleitung 113, 123 an den Innendruck des Druckbehälters 110, 120 angeglichen werden. Des Weiteren kann für eine darauffolgende Entnahmeanforderung für Brennstoff 104 (z.B., wenn das Fahrzeug losfährt) die Zeitdauer reduziert werden, bis die Entnahmebereitschaft hergestellt wird. Ferner kann der oben beschriebene Effekt einer verfälschten Druckmessung eliminiert oder zumindest reduziert werden.

Alternativ oder ergänzend können der Druckausgleich bzw. die Druckannäherung zwischen dem Befüllpfad 111, 121 und dem Entnahmepfad 113, 123 direkt im Anschluss an einen beendeten Betankungsvorgang erfolgen und/oder kurz vor einer zu erwartenden Entnahmeanforderung. Beispielsweise kann über eine Fahreranwesenheitserkennung (Tür wird geöffnet, Sitzbelegung, etc.) eine Druckannäherung ausgelöst werden. Alternativ oder ergänzend kann zeitverzögert um eine bestimmte Verzögerungszeit (z.B. 10 Sekunden) nach dem Ende des Betankungsvorgangs (z.B., nachdem kein Druckanstieg mehr in dem Druckbehälter 110, 120 festgestellt wird oder nachdem die Tankklappe geschlossen wurde) eine Druckannäherung ausgelöst werden.

Bevorzugt wird der Entnahmepfad 113, 123 (insbesondere in einem Fall, bei dem nicht gleich im Anschluss eine Entnahme angefordert wird) nicht bis auf den Druck im Betankungspfad 111, 113 (insbesondere bis auf den Druck in den ein oder mehreren Druckbehältem 110, 120) befüllt, sondern nur bis auf den Betankungsduck minus einem bestimmten Offsetwert (z.B. 50bar, oder variabel, etwa minus 5-20% des Betankungsdrucks). So kann (aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Innendruck in dem Druckbehälter 110, 120 und dem Druck in der Entnahmeleitung 113, 123) eine Diagnose der Dichtheit der ein oder mehreren geschlossenen Druckbehälter- Ventile 206 ermöglicht werden.

Das (ggf. getaktete) Öffnen des Druckbehälter- Ventils 206 eines Druckbehälters 110, 120 während eines Betankungsvorgangs und/oder das Angleichen bzw. Annähem des Drucks in der Entnahmeleitung 113, 123 an den Druck in der Zuleitung 111, 121 ermöglichen es, während der laufenden Betankung den Druck in der Zuleitung 111, 121 mit der Druckmessung des Drucks in der Entnahmeleitung 113, 123 zu plausibilisieren. So können die Diagnosefähigkeit und damit die Sicherheit während der Betankung (z.B. bei einem ausgefallenen Drucksensor 118, 128 in einer Zuleitung 111, 121 während der Betankung oder bei einem Fehler in der Druckerfassung) erhöht werden.

Die Steuereinheit 150 kann eingerichtet sein, eine erweiterte Notlauffunktion für einen Betankungsvorgang bereitzustellen. Insbesondere kann die Steuereinheit 150 eingerichtet sein, zu detektieren, dass bei einem laufenden Betankungsvorgang der Drucksensor 118, 128 der Zuleitung 111, 121 zu einem Druckbehälter 110, 120 einen Defekt aufweist und/oder ausfällt. In Reaktion darauf kann das Druckbehälter- Ventil 206 (insbesondere das OTV) des Druckbehälters 110, 120 getaktet oder dauerhaft angesteuert werden, um den Druck in der Entnahmeleitung 113, 123 an den Druck in der Zuleitung 111, 121 anzugleichen.

Es können dann die Sensordaten des Drucksensors 116, 126 der Entnahmeleitung 113, 123 dazu verwenden werden, um weiterhin die Betankung zu überwachen. Dabei kann, insbesondere bei einer dauerhaften Öffnung des Druckbehälter- Ventils 206, weiterhin eine sogenannte COM-Betankung ermöglicht werden, bei der eine Rückmeldung in Bezug auf den Systemdruck an die Tanksäule für die Betankung gegeben wird, um im Rahmen des laufenden Betankungsvorgangs einen höheren Füllstand des Druckbehälters 110, 120 zu ermöglichen. Die Rückmeldung in Bezug auf den Systemdruck kann auf Basis der Sensordaten des Drucksensors 116, 126 aus der Entnahmeleitung 113, 123 bereitgestellt werden.

Ggf. können die Druckbehälter- Ventile 206 aller (insbesondere beider) Druckbehälter 110, 120 des Druckbehältersystems 100 geöffnet werden, oder zumindest das Druckbehälter- Ventil 206 des Druckbehälters 110, 120, der den geringeren Druckverlust im Betankungspfad aufweist (was bei gleich großen Druckbehältem 110, 120 der Druckbehälter 110, 120 mit der kürzeren Zuleitung 111, 121 ist). So kann gewährleistet werden, dass auf Basis der Sensordaten des Drucksensors 116, 126 einer Entnahmeleitung 113, 123 der maximale Systemdruck innerhalb des Druckbehältersystems 100 erfasst (und ggf. rückgemeldet) werden kann.

Das Angleichen des Drucks in der Entnahmeleitung 113, 123 an den Druck in der Zuleitung 111, 121 ermöglicht es, den Systemdruck, insbesondere den Innendruck in den ein oder mehreren Druckbehältern 110, 120, im Anschluss an einen Betankungsvorgang mit erhöhter Genauigkeit zu ermitteln. Der von dem Drucksensor 118, 128 in der Zuleitung 111, 121 angezeigte Druck weist je nach Position des Drucksensors 118, 128 (relativ nah an dem Betankungszugang 101 oder relativ nah an dem Druckbehälter 110, 120) einen relativ großen dynamischen Anteil auf (der durch den Druckverlust auf der Zuleitung 111, 121 verursacht wird). Durch die Messung des Drucks in der Entnahmeleitung 113, 123 während oder im Anschluss an einen Betankungsvorgang kann somit der Füllstand der ein oder mehreren Druckbehälter 110, 120 mit erhöhter Genauigkeit ermittelt werden (da der Druck in der Entnahmeleitung 113, 123 keinen dynamischen Anteil aufweist und da die Druckmessung in der Entnahmeleitung 113, 123 nicht durch die Medientemperatur des Betankungsmassenstromes verfälscht wird). Insbesondere kann so die Stetigkeit der Füllstandsanzeige (Füllstand bei geöffnetem Ventil 206 vs. Füllstand bei geschlossenem Ventil 206) erhöht werden.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften (ggf. Computer implementierten) Verfahrens 300 zum Betrieb eines Druckbehältersystems 100. Das Verfahren 300 ist insbesondere darauf ausgerichtet, die Genauigkeit des Betriebs des Druckbehältersystems 100 während oder im Anschluss an einen Betankungsvorgang zu erhöhen und/oder die Belastung des Druckbehältersystems 100 aufgrund eines Betankungsvorgangs zu reduzieren.

Das Druckbehältersystem 100 umfasst zumindest einen Druckbehälter 110, 120 mit einem Druckbehälter- Ventil 206 (insbesondere einem OTV), wobei das Druckbehälter- Ventil 206 ausgebildet ist, Brennstoff 104 aus dem Druckbehälter 110, 120 in eine Entnahmeleitung 113, 123 des Druckbehälters 110, 120 zur Versorgung eines Energiewandlers 103 (insbesondere eines Brennstoffzellenstapels) zu leiten.

Das Verfahren 300 umfasst das Bestimmen 301, dass ein Betankungsvorgang des Druckbehälters 110, 120 stattfindet oder stattgefunden hat. Dies kann z.B. basierend darauf erkannt werden, dass der Druck in der Zuleitung 111, 121 zu dem Druckbehälter 110, 120 ansteigt und/oder dass der Betankungszugang 101 geöffnet ist. Des Weiteren umfasst das Verfahren 300, in Reaktion auf den erkannten Betankungsvorgang, das Bewirken 302, dass das Druckbehälter- Ventil 206 zeitlich vor einer Entnahmeaufforderung für Brennstoff 104 zum Betrieb des Energiewandlers 103 geöffnet wird. Es kann somit veranlasst werden, dass bereits zeitlich vor einer (erstmaligen) Entnahmeaufforderung Brennstoff 104 aus dem Druckbehälter 110, 120 in die Entnahmeleitung 113, 123 geleitet wird, um den Druck in der Entnahmeleitung 113, 123 an den Druck in dem Druckbehälter 110, 120 anzunähem, und/oder um die Druckdifferenz zwischen dem Innendruck in dem Druckbehälter 110, 120 und dem Druck in der Entnahmeleitung 113, 123 zu reduzieren. Die Reduzierung der Druckdifferenz kann dabei in präziser Weise durch ein gepulstes bzw. getaktetes Öffnen des Druckbehälter- Ventils 206 bewirkt werden.

Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann ein besonders schonender und präziser Betrieb eines Druckbehältersystems 100 ermöglicht werden (insbesondere im Anschluss an einen Betankungsvorgang).

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Bezugszeichenliste

100 Druckbehältersystem 101 Betankungszugang 102 Druckwandler

103 Energiewandler

104 Brennstoff

110, 120 Druckbehälter 111, 121 Zuleitung 112, 122 V entil- V orrichtung 113, 123 Entnahmeleitung 116, 126 Drucksensor (Entnahmeleitung) 118, 128 Drucksensor (Zuleitung) 150 Steuereinheit 201 Zufluss-Schnittstelle

202 Zufluss-Filter 203 Abflu s s- S chnittstelle

204, 205 Flu s sbegrenzung seinheit 206 elektrisch betätigbares Ventil 207 manuelles Ventil (parallel zu dem elektrisch betätigbaren Ventil)

208 Aus werteeinheit

209 Druckentlastungseinheit

210 Datenschnittstelle 211 Entlüftung seinheit 212 Abfluss-Filter

213 Temperatursensor

214 manuelles Ventil (in Serie zu dem elektrisch betätigbaren Ventil)

215 Rückschlagventil (parallel zu dem elektrisch betätigbaren Ventil)

216 Kopplung spunkt 221 Zuflusskanal

222 gemeinsamer Kanal 223 Abflusskanal

300 Verfahren zur Einstellung des Drucks in einer Entnahmeleitung eines Druckbehälters

301, 302 Verfahrensschritte