DE3344770C2 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Betankung eines Flüssigwasserstofftanks in einem Kraftfahrzeug - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Betankung eines Flüssigwasserstofftanks in einem KraftfahrzeugInfo
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Abstract
Um bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur automatischen Betankung eines Flüssigwasserstofftanks in einem Kraftfahrzeug, bei dem man den Tank mit einer Flüssigwasserstoffzufuhrleitung sowie einer Wasserstoffgasrückführleitung verbindet, eine wirksame Betankung zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß man vor Beginn der Betankung des Flüssigwasserstofftanks die Flüssigwasserstoffzufuhrleitung im Kraftfahrzeug mit der Wasserstoffgasrückführleitung verbindet sowie Flüssigwasserstoff zur Kühlung dieser Leitungen durch diese hindurchleitet und daß man erst nach der Abkühlung die Flüssigwasserstoffzufuhrleitung mit dem Flüssigwasserstofftank verbindet. Dazu werden eine die Flüssigwasserstoffzufuhrleitung mit der Wasserstoffgasrückführleitung verbindende Bypassleitung im Kraftfahrzeug und elektrisch betätigbare Schließventile in der Flüssigwasserstoffzufuhrleitung stromabwärts der Abzweigung der Bypassleitung und in der Bypassleitung vorgesehen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Betankung eines Rüssigwasserstofftanks h* einem
Kraftfahrzeug, bei dem man den Tank mit einer FJüssig
wasserstoffzufuhrleitung sowie einer Wasserstoffgas
rückführleitung verbindet Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 2 angegebenen Merkmalen.
Derartige Vorrichtungen zur Betankung eines mit Flüssigwasserstoff angetriebenen Kraftfahrzeuges sind
beispielsweise aus den folgenden Druckschriften bekannt:
Hydrogen Energy System, Proceedings of the 2nd
World Hydrogen Energy Conference, held ir. Zürich,
Switzerland, 21.-24. Aug. 1978, Band 4, Seiten 1917 bis
1928.
Int J. Hydrogen Energy, Band 7, Nr. 8, Seiten 661 bis 669.
Bei diesen Vorrichtungen werden in der ortsfesten Tankstelle bei der Betankung durch eine der Tankstelle
zugeordnete Steuerung verschiedene Vorgänge nacheinander eingeleitet beispielsweise die Evakuierung der
Tankleitung, die Beschickung der Tankleitung mit Flüssigwasserstoff und die Entleerung der Tankleitung nach
dem Tankvorgang. Diese Vorgänge werden im wesentlichen durch die Schaltung verschiedener Ventile in einem Rohrleitungssystem gesteuert Bei den bekannten
Verfahren wird die Tankleitung mit einem entsprechenden Stutzen am Kraftfahrzeug verbunden, wobei dann
die Flüssigwasserstoffzufuhrleitung und die Wasserstoffgasrückführleitung unmittelbarϊ<\ den Wasserstofftank des Kraftfahrzeuges einmünden.
Bei diesen vorbekannten Vorrichtungen ist eine vollautomatische Betankung nicht möglich, insbesondere
ergeben sich Schwierigkeiten bei der Abkühlung der fahrzeugseitigen Leitungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver
fahren bzw. eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art
derart zu verbessern, daß auch fahrzeugseitig eine Abkühlung erfolgt bevor der Flüssigwasserstoff in den
Fahrzeugtank eingeiüllt wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der ein
gangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadrrch ge
löst, daß man vor Beginn der Betankung des Flüssigwasserstofftankes die Flüssigwasserstoffzufuhrleitung im
Kraftfahrzeug mit der Wasserstoffgasrückführleitung verbindet sowie Flüssigwasserstoff zur Kühlung dieser
Leitungen durch diese hindurchleitet und daß man erst nach der Abkühlung die Flüssigwasserstoffzufuhrleitung mit dem Flüssigwasserstofftank verbindet.
Eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art ist zur Durchführung dieses Verfahrens durch die im kenn
zeichnenden Teil des Patentanspruches 2 angegebenen
Merkmale gekennzeichnet
Durch diese Maßnahmen wird der Flüssigwasserstoff beim Beginn des Betankungsvorganges nicht in den
Fahrzeugtank eingefüllt sondern gelangt kurz vor dem
Eintritt in den Flüssigwasserstofftank über die anmeldungsgemäße Bypassleitung in die Wasserstoffgasrückführleitung. Dadurch werden sowohl die Flüssigwasscrstoffzufuhrleitung als auch die Wasserstoffgasrückführ-
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leitung ausreichend gekohlt Eist wenn diese Kühlung 9 bzw. 10 angeordnet Zwischen den beiden Ventilen *
vorgenommen wurde, wird der Durchgang der Flüssig- und 10 zweigt von der Wasserstoffgasrückführleiturig 4
wasserstoffzufuhrleitung in den fahrzeugeigenen Tank eine Kraftstoffversorgungsleitung 11 zum Motor des
geöffnet, so daß der eigentliche Betankungsvorgang be- Kraftfahrzeuges 1 ab. In dieser Versorgungsleitung 11
ginnen kann. 5 befindet sich ein weiteres elektrisch betätigbares Ventil
Es kann dabei weiterhin vorgesehen sein, daß in der IZ
Wasserstoffgasrückführleitung auch stromabwärts der Den Ventilen 7,8,9 und 10 ist je eine Steuerleilung 13,
Einmündung der Bypassleitung ein elektrisch betätigba- 14,15 bzw. 16 zugeordnet, die alle zu einem elektrischen
res Ventil angeordnet ist und daß zwischen den beiden Anschluß 17 an der Kraftfahrzeugaußenseite führen,
Ventilen in der Wasserstoffgasrückführleitung die Ver- to der in unmittelbarer Nähe der beiden Tankstutzen 2 und
sorgungsieitung zum Motor abzweigt Durch entspre- 5 angeordnet ist
chende Betätigung der Ventile zu beiden Seiten dieser Mit den beiden Tankstutzen 2 und 5 ist eine Tanklei-Abzweigung
kann im Betrieb des Fahrzeuges über diese tung 18 dicht verbindbar, die einen Flüssigwasserstoff-Leitung
Wasserstoffgas aus dem fahrzeugeigenen Tank zufuhrschlauch 19 und einen Wasserstoffgasrückführzum
Motor transportiert werden. 15 schlauch 20 aufweist Im verbundenen Zustand sind der
Besonders vorteilhaft ist es, wenn am Kraftfahrzeug Flüssigwasserstoifzufuhrschlauch 19 und die fahrzeugein
elektrischer Anschluß für zu den Ventilen führende eigene Flüssigwasserstoffzufuhrleitung 3 einerseits so-Steuerleitungen
angeordnet ist wie der Wasserstoffgasrückführschlauch 20 und die Bei einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel fahrzeug«}gene Wasserstoffgasrückführleitung 4 andeist
vorgesehen, daß der Tankleitung eine mit dem elek- 20 rerseits gasdicht miteinander verbt-^den. Urn diese Vertrischen
Anschluß verbindbare Steuerleitun«» zugeord- bindung zu sichern, können ein Bajonef iverschluß oder
net ist, über die den Ventilen von der Steuerung der eine andere Rast- oder Schnappverbindung an sich beTankstelle
Steuersignale zuführbar sind. Bei dieser Aus- kannter Bauart vorgesehen sein,
gestaltung, bei welcher die Steuerleitung so ausgeführt Im Bereich der beiden Tankstutzen 2 und 5 befindet sein kann, daß sie zwangsläufig beim Anschließen der 25 sich ε··Λ Schalter 21 am Kraftfahrzeug, der von der Tankleitung mit dem elektrischen Anschluß in Verbin- Tankleitung 18 betätigt wird, wenn diese mit den beiden $ dung kommt, kann somit auch die Steuerung der fahr- Tankstutzen 2 und 5 verbunden ist Der betätigte Schalr£ zeugeigenen Ventile von der zentralen Steuerung an ter 21 unterbricht die Stromzufuhr von der kraftfahrjk der ortsfesten Tankstelle vorgenommen werden. zeugeigenen Batterie 22 zum Zündschloß 23 und der Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel 30 Zündspule 24 des Kraftfahrzeuges, so daß das Kraftist vorgesehen, daß mit dem elektrischen Anschluß eine fahrzeug 1 bei angekuppelter Tankleitung 18 nicht gemanuell betätigbare Steuerung verbindbar ist, über die startet werden kann.
,t die Ventile einzeln steuerbar sind. Mit einer solchen Mit dem elektrischen Anschluß 17 ist eine Steuerlei-Steuerung können die Ventile im Kraftfahrzeug auch tung 25 verbindbar, beispielsweise mit einer normalen |_ dann entsprechend gesteuert werden, wenn die Tank- 35 Steckverbindung. Die Steuerleitung 25 kann mit der Γ" steile nicht über eine Steuerung verfügt, die Steuerst- Tankieitung IS so verbunden sein, daß die Steueriehung ί gnale für die fahrzeugeigenen Ventile zur Verfügung 25 beim Verbinden der Tankleitung 18 mit den Tank- ', stellt stutzen 2 und 5 zwangsläufig mit dem elektrischen An- *■= Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ventile von der Schluß 17 verbunden wird. Über den elektrischen Anim Kraftfahrzeug angeordneten Batterie mit Energie 40 Schluß 17 sind die Steuerleitungen 13,14,15 und 16 mit versorgt werden; dazu sind sie vorzugsweise mit der einer in der Zeichnung nicht dargestellten Steuerung in Batterienetzspannung betreibbar. der ortsfesten Tankstelle verbindbar. Weiterhin wird die Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausfüh- Steuerung in der Tankstelle über den elektrischen Anrungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang Schluß 17 und die Steuerleitung 25 mit der Batterie 22 mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Die Zeich- 45 des Kraftfahrzeuges 1 verbunden; zu diesem Zweck ist nung zeigt eine schematische Ansicht des kraftfahrzeug- eine Stromversorgungsleitung 26 von der Batterie 22 eigenen Leitungssystems zum Flüssigwasserstofftank zum elektrischen Anschluß 17 geführt
des Kraftfahrzeuges. Das Ventil 12 in der (Kraftstoff-JVersorgungsleitung In einem in der Zeichnung strichpunktiert angedeute- 11 wird über eine kraftfahrzeugeigene Steuerung 27 ten Kraftfahrzeug 1 befindet sich ein in der Zeichnung so betätigt, die dieses Ventil 12 immer schließt, wenn der nicht dargestellter Flüssigwasserstofftank, der in geeig- Motor ausgeschaltet wird.
gestaltung, bei welcher die Steuerleitung so ausgeführt Im Bereich der beiden Tankstutzen 2 und 5 befindet sein kann, daß sie zwangsläufig beim Anschließen der 25 sich ε··Λ Schalter 21 am Kraftfahrzeug, der von der Tankleitung mit dem elektrischen Anschluß in Verbin- Tankleitung 18 betätigt wird, wenn diese mit den beiden $ dung kommt, kann somit auch die Steuerung der fahr- Tankstutzen 2 und 5 verbunden ist Der betätigte Schalr£ zeugeigenen Ventile von der zentralen Steuerung an ter 21 unterbricht die Stromzufuhr von der kraftfahrjk der ortsfesten Tankstelle vorgenommen werden. zeugeigenen Batterie 22 zum Zündschloß 23 und der Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel 30 Zündspule 24 des Kraftfahrzeuges, so daß das Kraftist vorgesehen, daß mit dem elektrischen Anschluß eine fahrzeug 1 bei angekuppelter Tankleitung 18 nicht gemanuell betätigbare Steuerung verbindbar ist, über die startet werden kann.
,t die Ventile einzeln steuerbar sind. Mit einer solchen Mit dem elektrischen Anschluß 17 ist eine Steuerlei-Steuerung können die Ventile im Kraftfahrzeug auch tung 25 verbindbar, beispielsweise mit einer normalen |_ dann entsprechend gesteuert werden, wenn die Tank- 35 Steckverbindung. Die Steuerleitung 25 kann mit der Γ" steile nicht über eine Steuerung verfügt, die Steuerst- Tankieitung IS so verbunden sein, daß die Steueriehung ί gnale für die fahrzeugeigenen Ventile zur Verfügung 25 beim Verbinden der Tankleitung 18 mit den Tank- ', stellt stutzen 2 und 5 zwangsläufig mit dem elektrischen An- *■= Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ventile von der Schluß 17 verbunden wird. Über den elektrischen Anim Kraftfahrzeug angeordneten Batterie mit Energie 40 Schluß 17 sind die Steuerleitungen 13,14,15 und 16 mit versorgt werden; dazu sind sie vorzugsweise mit der einer in der Zeichnung nicht dargestellten Steuerung in Batterienetzspannung betreibbar. der ortsfesten Tankstelle verbindbar. Weiterhin wird die Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausfüh- Steuerung in der Tankstelle über den elektrischen Anrungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang Schluß 17 und die Steuerleitung 25 mit der Batterie 22 mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Die Zeich- 45 des Kraftfahrzeuges 1 verbunden; zu diesem Zweck ist nung zeigt eine schematische Ansicht des kraftfahrzeug- eine Stromversorgungsleitung 26 von der Batterie 22 eigenen Leitungssystems zum Flüssigwasserstofftank zum elektrischen Anschluß 17 geführt
des Kraftfahrzeuges. Das Ventil 12 in der (Kraftstoff-JVersorgungsleitung In einem in der Zeichnung strichpunktiert angedeute- 11 wird über eine kraftfahrzeugeigene Steuerung 27 ten Kraftfahrzeug 1 befindet sich ein in der Zeichnung so betätigt, die dieses Ventil 12 immer schließt, wenn der nicht dargestellter Flüssigwasserstofftank, der in geeig- Motor ausgeschaltet wird.
neter Weise von einem Vakuummantel umgeben und Zur Betankung des Kraftfahrzeuges wird die Tankleisomit
gegenüber der Umgebung isoliert ist Von einem fung IS mit den beiden Tankstutzen 2 und 5 verbunden,
Tankstutzen 2 am Kraftfahrzeug führt eine Flüssigwas- wobei gleichzeitig durch den Schalter 21 sichergestellt
serstoffzufuhrleitung 3 zu dem Flüssigwasserstofftank, 55 ist, daß das Kraftfahrzeug während der Betankung nicht
während aus dem Gasraum des Flüssigwasserstofftanks gestartet werden kann. Gleichzeitig werden die Steuereine
Wasserstoffgasrückführleitung 4 zu einem zweiten leitungen 13,14,15 und 16 und die Versorgungsleitung
Tankstutzen 5 führt Vor Erreichen des ^lüssigwasser- 26 mit. der Steuerung der ortsfesten Tankstelle verbunstofftanks
sind die Flüssigwasserstoffzufuhrleitung 3 den.
und die Wasserstoffgasrückführleitung 4 über eine By- 60 Die Tankstellensteuerung schließt dabei zunächst die
passleitung 6 miteinander verbunden. Ventile 7 und 10 und hält die Ventile 8 und 9 geöffnet In
Stromabwärts der Abzweigung dieser Bypassleitung dieser Ventilstellung werden die Flüssigwasserstoff zu-
6 ist in der Flüssigwasserstoffzufuhrleitung 3 ein elek- fahrleitung (3, 19) und die Wasserstoffgasrückführlei-
trisch betätigbares Schließventil 7 angeordnet Ein wei- tung (4,20) evakuiert und anschließend durch Hindurch-
teres elektrisch betätigtes Schüeßventil 8 befindet sich 65 leiten von flüssigem Wasserstoff abgekühlt,
in der Bypassleitung 6, und zu beiden Seiten der Ein- Nach dem Abkühlen werden dte Ventile 7 und 10
mündung der Bypassleitung 6 in die Wasserstoffgas- geöffnet, während das Ventil 8 geschlossen wird. Der
rückführleitung 4 ist je ein elektrisch betätigbares Ventil flüssige Wasserstoff gelangt nunmehr über die Flüssig-
wasserstoffzufuhrleitung 3 in den fahrzeugeigenen
Wasserstofftank, während abdampfendes Wasserstoffgas über die Wasserstoffgasrückführleitung 4 zur Tankstelle zurückfließt.
Nach Eleendigung der Betankung werden die Ventile 7 und 10 geschlossen, das Ventil 8 wird geöffnet. In
dieser Stellung werden die Flüssigwasserstoffzufuhrleitung (3, 119) und die Wasserstoffgasrückführleitung (4,
20) evakuiert und mit Stickstoff gefüllt. Damit ist der Betankungsvorgang beendet, die Tankleitung 18 kann to
nunmehr wieder von den Tankstutzen 2 und 5 abgezogen werden.
Zum Betrieb des Kraftfahrzeuges 1 wird Wasserstoffgas aus dem Tank über die geöffneten Ventile 10 und 12
dem Motor zugeleitet, wobei die übrigen Ventile 7, 8 und 9 geschlossen bleiben.
νΐ1(·.>4:Α mitnm.*«·»*«!* #»ΚΙ·»*,(α» r4,A ClAiiapiinn OMoK Her
jtciituig auiuiiiaujvii avieutcii, m,«» *^t«»w«»« m«»q **»·.«* wv.
fahrzeugeigenen Ventile erfolgt über die Steuerung in
der jeweiligen Tankstelle. 20
Um die Ventile im Kraftfahrzeug 1 notfalls auch ohne eine solche Steuerung in der Tankstelle betätigen zu
können, ist eine manuell betätigbare Steuerung 28 vorgesehen, die mittels eines Steckers 29 mit dem elektrischen Anschluß 17 verbindbar isi. Diese Steuerung 28
ersetzt somit die tankstelleneigene Steuerung. Diese Steuerung 28 enthält vier Schalter 30, 31, 32, 33, die
unabhängig voneinander manuell betätigt werden können. Jeder dieser Schalter ist einem der Ventile 7, 8, 9
bzw. 10 des Kraftfahrzeuges 1 zugeordnet, so daß diese Ventile auf diese Weise von Hand so betätigt werden
können, wie es die automatische Steuerung einer Tankstelle normalerweise beim Betankungsvorgang veranlaßt.
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Claims (7)
1. Verfahren zur automatischen Betankung eines Flüssigwasserstofftankes in einem Kraftfahrzeug,
bei dem man den Tank mit einer Flüssigwasserstoffzufuhrleitung sowie einer Wasserstoffgasrückführleitung verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß man vor Beginn der Betankung des Flüssigwasserstofftankes die Flüssigwasserstoffzufuhrleitung im Kraftfahrzeug mit der Wasserstoffgasrückführleitung verbindet und Flüssigwasserstoff
zur Kühlung dieser Leitungen durch diese hindurchleitet und daß man erst nach der Abkühlung die
Flüssigwasserstoffzufuhrleitung mit dem Flüssigwasserstofftank verbindet
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer einen Flüssigwassersioffzufuhrschtetxh und einen Wasserstoffgasrückführschiaüch umfassenden Tanklcitur.g, die ar. einen
Tankstutzen am Kraftfahrzeug anschließbar ist, mit einer Flüssigwasserstoffzufuhrleitung im Kraftfahrzeug, die mit dem Flüssigwasserstoffschlauch verbindbar ist, mit einer Wasscrstoffgasrückführleitung
im Kraftfahrzeug, die mit dem Wasserstoffgasrückführschlauch verbindbar ist, mit einer den Tank mit
dem Motor verbindenden Versorgungsleitung, mit durch eine Steuerung betätigbaren Schließventilen
in der Flüssigwasserstoffzufuhrleitung, in der Wasserstoffgasrfrkführleitung und in der Versorgungsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß eine die FIüsiigwasserstuffzufuhiieitung (3) im Kraftfahrzeug (1)
mit der WasserstoffgasrCckführleitung (4) verbindende Bypassleitung (6) vorgese.xn ist, daß das elektrisch betätigbare Schließventil 17) in der Flüssigwasserstoffzüfuhrleitung (3) stromabwärts der Abzweigung der Bypassleitung (6) angeordnet ist, daß
in der Bypassleitung (6) ein weiteres von der S'.euerung (z. B. 28) betätigbares Schließventil (8) angeordnet ist und daß sich das Schließventil (10) in der
Wasserstoffgasrückführleitung (4) stromaufwärts der Einmündung der Bypassleitung (6) befindet
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wasserstoffgasrückführleitung
(4) auch stromabwärts der Einmündung der Bypassleitung (6) ein von der Steuerung betätigbares Ventil
(9) angeordnet ist und daß zwischen den beiden Ventilen (9,10) in der Wasserstoffgf.srückführleitung (4)
die Versorgungsleitung (11), zum Motor des Kraftfahrzeuges (1) abzweigt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Kraftfahrzeug
(1) ein elektrischer Anschluß (17) für zu den Ventilen (7,8,9,10) führende Steuerleitungen (13,14,15 bzw.
i-6) angeordnet ist
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß der Tankleitung (18) eine mit dem elektrischen Anschluß (17) verbindbare Steuerleitung
(25) zugeordnet ist über die den Ventilen (7,8,9,10)
von der Steuerung der Tankstelle Steuersignale zuführbar sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem elektrischen Anschluß (17)
eine manuell betätigbare Steuerung (28) verbindbar ist, über die die Ventile (7,8,9,10) einzeln steuerbar
sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (7,8,9,10)
von der im Kraftfahrzeug (1) angeordneten Batterie (22) mit Energie versorgt werden.
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3344770A DE3344770C2 (de) | 1983-12-10 | 1983-12-10 | Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Betankung eines Flüssigwasserstofftanks in einem Kraftfahrzeug |
Publications (2)
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