车辆起动能力的确认系统的制作方法

本发明涉及一种用于在车辆停驻时确认车辆重新起动能力的方法和一种用于车辆的压力容器系统。

背景技术：

对于车辆中迄今已知的用于cgh2和cng的压力容器系统，压力容器中的燃料压力由于氢的提取而下降。在一定的极限压力下，例如20bar，通常不能够或者不允许再继续进行提取，以防止压力容器由于继续提取燃料导致压力继续下降而变形或者凹陷。燃料还典型地必须具有一最小压力，以便燃料从压力容器到达燃料消耗设备，车辆借助该燃料消耗设备被驱动。

通过车辆的运行可能会出现如下情况：燃料由于提取而发生的冷却(膨胀制冷)在某些状况下，例如高的结构空间温度(该结构空间温度是在压力容器的结构空间中存在的温度)和低的提取率，基于结构空间温度(燃料消耗设备的排气设备和余热)得到补偿，并且由此压力容器中的燃料具备一定温度，该温度等于或者大于车辆停放或者停驻时或者车辆计划的重新起动或者再次起动时的环境温度(该环境温度是外部温度)。理论上在冬天会出现这种状态，在此情况中，压力容器或者说储罐在提取阶段期间要通过车辆余热进行加热并且在通宵停放时变冷。

由此，对于迄今为止已知的压力容器系统，在最不利状况下(例如由于非常大的昼夜温差、极端的天气波动)可能会出现如下情形：在车辆停驻或者停放以及车辆关停之前在压力容器中具备足够高的燃料压力(高于压力最小值)，然而燃料压力通过由周围环境在车辆停驻或者车辆关停期间导致的冷却而降到压力最小值以下，由此车辆不再能够起动。

因此，在最不利状况下可能发生如下情形：燃料压力在车辆停放或者停驻前处于压力最小值或者最小压力以上，然而尽管在压力容器中具有用于驱动车辆的足量燃料，车辆在停驻之后却不能再起动，因为压力容器中的燃料压力过低。

高压气体容器系统(也称为“cgh2系统”)构造为用于在环境温度下在超过约350巴表测压力(barü＝相对环境压力的过压)、更加优选在超过约500巴表测压力以及特别优选在超过约700巴表测压力之压力下稳定地储存燃料。

低温压力容器系统(也称为“cch2系统”)由现有技术是已知的。例如ep1546601b1公开了一种这样的系统。

技术实现要素：

在此公开的技术的优选目的是，减少或者消除已知解决方案的至少一些缺点。由在此公开的技术的有益效果可得出进一步的优选目的。这个/这些目的通过独立权利要求之权利要求1的主题内容和独立权利要求之权利要求10的主题内容得以实现。从属权利要求反映了一些优选设计。

所述目的特别是通过一种方法得以实现，该方法特别是在车辆停驻时用于确认车辆的重新起动能力，其中，所述车辆具有压力容器系统，该压力容器系统具有用于储存燃料的压力容器，所述方法包括如下步骤：检测压力容器中燃料的压力和温度；确定压力容器中燃料的压力终值，该压力终值是在车辆的一定停驻持续时间之后压力容器中的推测的燃料压力；将所确定的压力终值与压力最小值进行比较，以确认：车辆在所述停驻持续时间之后是否能够重新起动；以及，当所述确定的压力终值低于所述压力最小值时，产生提示信号。

其中的优点是：在车辆停驻或者停放之前，特别是在车辆停驻或者停放时进行确认：车辆是否能够重新起动。由此防止车辆在停驻后可能抛锚。特别是，所述压力容器中的推测的燃料压力是压力容器中的计算的或者说估算的燃料压力。特别是可以基于相应当前已知的值进行计算或者估算。

车辆的停驻持续时间或者说关停状态持续时间可以由使用者或者说驾驶员输入，或者可以是根据经验或者历史数据算出的停驻持续时间。可以基于钟表时间和地点位置(例如23点，在驾驶员的住址处)估算或者确定：停驻持续时间推测将是多长(例如直到驾驶员在第二天早晨从住址到其工作场所的驾驶为止约8个小时)。

所说术语概念“在停驻时”可以包括车辆即将真正停放前的时段(例如在停入空车位时或者在驶入车库或地下车库时)。可以基于定位数据、历史数据和/或通过驾驶员操作的停驻键进行确认：是否即将或者正在进行停驻。所说术语概念“在停驻前”也包括车辆行驶期间的时间。因此能够在车辆行驶或者运行期间间歇地或者不间断地重新确定压力最小值。

若燃料压力在停驻持续时间结束时低于压力最小值，则车辆不能再起动，因为用于燃料电池的供给压力过小或者继续从压力容器中提取燃料可能导致压力容器损坏。

在确定压力终值时可考虑环境温度。通过对环境温度或者说外部温度的考虑还能够更加准确地预告：车辆在停驻或者停放之后能否重新起动。因此更少量的燃料能够足以在停驻之后重新起动车辆。

在确定压力终值时可考虑在停驻持续时间期间环境温度的推测的温度发展，特别是基于气象预报数据。由此便能够更加可靠地预告：车辆在停驻或者停放之后能否重新起动。因此更少量的燃料能够足以在停驻之后重新起动车辆。

可以基于提示信号对车辆驾驶员发出提示，特别是对车辆驾驶员发出警告提示，即：不应该将车辆停驻，而应该在停驻前对车辆的压力容器进行填充。由此车辆驾驶员能够采取措施保证在停驻之后车辆的再起动能力。特别是，驾驶员可以在停驻或者停放之前为压力容器系统填充燃料，使得在停驻之后车辆的重新起动成为可能。也可以考虑：驾驶员将车辆在车库中或者说防冻地停驻或者停放，使得燃料温度以及因而燃料压力下降不那么剧烈。

继所述提示信号产生之后，如果在不超过压力容器中的燃料最高温度的情况下和在不超过压力容器的最大压力的情况下仅仅通过加热能够达到压力最小值，则可以对压力容器中的燃料进行加热并重新确定压力终值，直至该压力终值达到或者超过压力最小值为止。其中的优点是主动保证：如果在停驻持续时间之后或者在停驻之后基于现有燃料量或者燃料密度完全能够重新起动车辆，在停驻之前，特别是在车辆停驻时创造用于车辆再起动的充分的压力条件。这就防止了车辆抛锚。

可以根据车辆到用于填充压力容器的下一加注站所需的行驶里程确定压力最小值。因此这样(高地)确定压力最小值，即在(车辆停驻和重新起动之后)去往下一加注站途中的燃料消耗期间在压力容器中依然具备足够高的压力。“足够高”特别是意味着：(即使在停驻之后直接行驶到最近加注站的行驶期间)用于燃料电池的供应压力既不会变得过低或者已经过低，从燃料电池中继续提取燃料也不会导致压力容器损坏。这样确定的压力最小值因此高于如下所述的压力最低值，该压力最低值得以确定的条件是：不关注直到下一加注站所需的行驶里程、而仅仅使其适于在停驻之后重新起动车辆。其中的优点是：不仅保证了停驻之后车辆能够重新起动，而且还进行如下检查，即停驻之后车辆重新起动后是否具有将该车辆移动到下一加注设备或者加注站的足够高的压力。因此进行检查：是否能够实现停驻之后到下一填充站为止的行驶(据推测)。可以在行驶期间(并因此在车辆停驻之前)间歇地或者不间断地重新确定压力最小值。在此，例如能够以一定停驻持续时间为出发点，该停驻持续时间如此之长，即燃料温度达到了环境温度(特别是停驻持续时间之后的环境温度)(热力学平衡)。作为备选方案，例如可以根据历史数据估算停驻持续时间。在车辆行驶期间，当驾驶员已经离开用于给压力容器填充燃料的最近的填充站或者加注站如此之远或者即将离开如此之远时，基于提示信号或者根据该提示信号可以给驾驶员发出一个警告，即：在燃料温度与环境温度(要么是当前的环境温度，要么是稍后时刻的推测的环境温度，其中例如根据气象预报数据确定该环境温度)适应性平衡时燃料容器中的燃料压力处于压力最小值以下(其中在确定压力最小值时对停驻或者停放之后车辆重新起动后到下一加注站的行驶加以考虑)。这意味着：在行驶期间进行检查，在车辆马上停驻或者停放和停驻持续时间(该停驻持续时间如此之长，即燃料温度与环境温度已经完全平衡，或者基于历史数据估计出其持续时间)的情况下车辆能否重新起动，也就是说，停驻持续时间之后是否具有使车辆运动的足够高的燃料压力，以及车辆在重新起动后能否在不低于压力容器中最小压力的情况下行驶到下一填充站或者说加注站。

最小压力通过如下方式得以确定，即在该最小压力以下用于燃料电池的供给压力过小或者从压力容器中继续提取燃料可能导致压力容器损坏。当驾驶员离开加注站过远时，可以通过声学式的和/或光学式的和/或触觉式的警告(例如，“如果您现在停驻，那么据推测您在停驻后重新起动车辆之后将无法再到达加注站！”)，给该驾驶员发出警告。

在确定压力终值时可考虑压力容器的温度。其中的优点是：能够更加准确地预告重新起动的能力。

可基于组合特性曲线来确定压力容器中燃料的压力终值。由此能够利用小的算力(reichenleistung)来确认车辆在停驻之后能否重新起动。

若在停驻之后车辆重新起动时压力容器中的燃料压力处于压力最小值以下，则可对压力容器中的燃料进行加热。如果停驻持续时间比(所确定的)停驻持续时间长(得多)，那么，尽管进行了确认或者预测，即车辆能够重新起动，但是在不利的情况下仍可能会发生燃料压力下降到压力最小值以下的情况。在这个情况中，于是可以对燃料进行加热，以达到一定燃料压力，该压力至少与压力最小值相符。可以考虑：在储罐截止阀切断的情况下通过如下方式运行燃料消耗设备(例如燃料电池)，即从位于储罐截止阀之后下游段的一个缓冲储存器中将燃料输送给所述燃料消耗设备。可以将燃料消耗设备的余热用于对压力容器中的燃料加热。也可以考虑：通过燃料消耗设备给一个换热器提供能量，并且所述换热器构造为用于对压力容器中的燃料加热。用于对压力容器中的燃料进行加热的能量可以来自一个高电压储能器(hochvoltspeicher)。

所述目的特别是还通过一种用于车辆的压力容器系统得以实现，其中，该压力容器系统包括：至少一个用于储存燃料的压力容器；用于测量压力容器中燃料温度的温度测量设备；用于测量压力容器中燃料压力的压力测量设备；和控制装置；其中，所述控制装置构造为，用于特别是在车辆停驻时确定压力终值，该压力终值是在车辆的一定停驻持续时间之后压力容器中的推测的燃料压力，以及用于将所确定的压力终值与压力最小值进行比较，以确认：车辆在停驻持续时间之后能否重新起动；其中，所述控制装置另外还构造为，用于特别是在车辆停驻时当所述确定的压力终值处于所述压力最小值以下时产生提示信号。

其中的优点是，在车辆停驻或者停放之前，特别是在车辆停驻或者停放时就已经可以确认：车辆能否重新起动。由此防止车辆在停驻后可能抛锚。

所述压力容器系统另外还可包括加热设备，特别是换热器，其用于：继所述提示信号产生之后，如果在不超过压力容器中的燃料最高温度的情况下和在不超过压力容器的最大压力的情况下仅仅通过加热能够达到压力最小值，则对压力容器中的燃料进行加热；并且控制装置构造为用于重新确定压力终值，直至该压力终值达到或者超过压力最小值。其中的优点是主动保证：如果在停驻持续时间之后或者在停驻之后基于现有燃料量或者燃料密度完全能够重新起动车辆，在停驻之前，特别是在车辆停驻时创造用于车辆再起动的充分的压力条件。这就防止了车辆抛锚。

所述压力容器系统另外还可包括燃料消耗设备，其构造为用于驱动车辆并且构造和设置为能够经由流体管路从压力容器中得到燃料供应，其中，该压力容器系统此外还包括缓冲储存器，其用于暂存来自压力容器的燃料以及用于当流体管路截止时为燃料消耗设备供应燃料。由此在储罐截止阀切断的情况下，也就是说，当压力容器的流体管路关闭时，仍能够运行燃料消耗设备(例如燃料电池)。可以将燃料消耗设备的余热用于对压力容器中的燃料加热。也可以考虑：通过燃料消耗设备给一个换热器提供能量，并且所述换热器构造为用于对压力容器中的燃料加热。用于对压力容器中的燃料加热的能量可以来自一个高电压储能器。

也可以考虑：从测得的压力和测得的温度中计算出或者确定计划的车辆停放的时刻的压力和温度，并将这些值用于确定压力终值。

所述燃料可以是(在标注压力为1,000bar和标准温度为0℃时的)气态燃料，特别是氢。可以将燃料(例如cng(压缩天然气)或者h2(氢气))输送给一燃料消耗设备，其构造为用于驱动车辆。

在此公开的技术主要涉及一种压力容器系统(英文：compressedhydrogenstoragesystem(＝chs-system))，其用于储存环境条件下气态的燃料。特别是，这样的压力容器是一种安装或者可安装在机动车中的压力容器。该压力容器可以使用于例如利用压缩的(“compressednaturalgas”＝cng(压缩天然气))或者液化的(lng(液化天然气))天然气或者利用氢气运行的机动车之中。压力容器例如可以是低温压力容器(＝cch2)或者高压储气罐(＝cgh2)。高压储气罐构造为，用于基本上在环境温度下在超过约350巴表测压力(barü＝相对环境压力的过压)、更加优选在超过约500巴表测压力以及特别优选在超过约700巴表测压力的最大工作压力(也称为maximumoperatingpressure或者mop)下稳定地储存燃料(例如氢气)。低温压力容器特别适合于在如下温度下储存燃料，该温度比机动车的运行温度(是指车辆周围环境的温度范围，车辆应该在该温度范围中运行)低得多，例如在机动车的运行温度(通常约－40℃至约+85℃)以下至少50开尔文，优选至少100开尔文或者至少150开尔文。

附图说明

现借助附图对在此公开的技术进行说明。图中示出：

图1为在此公开的压力容器系统的示意图。

具体实施方式

图1示出了在此公开的压力容器系统10的示意图。该压力容器系统10包括一个压力容器10、一个燃料消耗设备60和一个控制装置30。压力容器20用于储存燃料，特别是氢。燃料可以是cch2、cgh2(压缩气态氢)或者cng(压缩天然气)。

压缩容器系统10设置在车辆中。燃料消耗设备60经由流体管路65、该流体管路65中的储罐截止阀70与燃料消耗设备60连接。燃料消耗设备60用于驱动车辆。燃料消耗设备60可以是燃料电池。

控制装置30经由测量导线32、33、34、35与用于测量压力容器20中燃料温度的第一温度测量设备45、用于测量压力容器20中燃料压力的压力测量设备50、用于测量压力容器20的温度和/或结构空间温度(结构空间温度是存在于压力容器20的结构空间中的温度)的第二温度测量设备55和用于测量环境温度或者外部温度的环境温度测量设备40连接。

在车辆停驻时，也就是说，当由控制装置30识别出正在执行或者将立刻执行停驻过程时，进行确认：车辆在停驻持续时间之后能否重新起动，也就是说，是否具有足够高的燃料压力(至少与压力最小值相符)，以便在不会损伤压力容器20的情况下能够继续提取燃料。

停驻持续时间(例如30分钟、1个小时或者8个小时)可以由使用者输入或者可以是根据经验或者历史数据算出的或者来自其他用户数据(日程安排、导航数据、互联驾驶或者其他制造商的类似系统)的停驻持续时间。

可以基于导航数据、定位数据、历史数据和/或通过驾驶员操作的停驻键实施确认：是否将立刻进行或者正在进行(例如停入空车位和/或驶入车库)停驻(并由此关掉车辆以及因而停止燃料提取)。

也可以考虑：以一个停驻持续时间为出发点，该停驻持续时间如此之长，即已经进行了燃料温度与环境温度之间的(热力学)平衡，这就是说，燃料在停驻持续时间结束时具有环境温度(该温度经由气象预报服务或者在车库停驻时经由车库的室内温度确定)。

控制装置30检测压力容器20中的燃料温度和压力。同样也检测压力容器20的温度和环境温度。作为补充，可以由控制装置30考虑气象预报数据(例如来源于互联网或者万维网)。此外，可以考虑环境温度的历史温度发展(例如过去24小时内)。还可以检测压力容器20中的燃料量并在确定时加以考虑。

由控制装置30根据这些数据确定一个压力终值，该压力终值是车辆的(预定的或者算出的)停驻持续时间之后压力容器20中燃料的压力。可以由控制装置30计算出压力终值。例如可以如下地算出压力终值：

在压力容器中燃料温度为55℃(密度约1.89g/l)的情况下在车辆停放或者停驻时压力容器中燃料压力为26bar

在压力容器中燃料温度为20℃(密度约1.89g/l)的情况下，在车辆重新起动或者再次起动时压力容器中燃料压力为20bar

借助历史数据算出(推测的)停驻持续时间。作为备选方案或者补充方案，驾驶员可以将(推测的)停驻持续时间的长短输入到控制装置30中。

可以借助于数学或者物理模型算出压力容器20中燃料的冷却状况。在这种情况下，也可以使用过去停驻过程的历史数据。算出的或者确定的压力终值表示：压力容器20中燃料压力在停驻持续时间结束时，也就是说，在车辆下一次起动时，将是多大。

如果确定的压力终值与压力最小值(例如20bar)相符或者大于该压力最小值，则可以重新起动车辆并且在重新起动车辆时或者之后可以从压力容器20中提取燃料，因为在通过提取燃料导致的压力进一步降低的情况下不存在压力容器20损伤的危险。

通过压力终值与压力最小值的比较，控制装置30可以作出判定：在停驻持续时间之后车辆是否能够重新起动。

若控制装置30确认：压力终值低于压力最小值，和/或得到确认：到不了最近的加油站，控制装置30就产生一个提示信号。该提示信号可用于显示信息或者对驾驶员的警告信号，即在(计划的或者推测的)停驻持续时间之后将不能重新起动车辆。该显示或者警告信号可以声学式地和/或光学式地要求驾驶员在停驻或者关停车辆(和由此导致的压力容器20中的燃料冷却)之前为压力容器20填充，也就是说加注燃料。所述显示或者警告信号的内容例如可以是“不要停驻车辆！在停驻前为车辆加燃料！”。同时，也可以根据提示信号产生针对驾驶员的声学信号(警告声音)。

也可以考虑：控制装置30继提示信号产生之后通过加热设备对压力容器20中的燃料进行加热，使得燃料压力在(计划的)停驻持续时间之后至少与压力最小值相符。在加热期间，反复重新确定压力终值。只有当控制装置30确认如下情况时：在不超过压力容器20中的燃料最高温度或者压力容器20最高温度的情况下和在不超过压力容器20的最大压力的情况下，能够达到燃料的这样的压力或者这样的温度，才由该控制装置30执行这个加热。若确认这是不可能的，那么就不对压力容器20中的燃料进行加热。

因为在车辆停驻后车辆重新起动和从压力容器20中重新提取燃料之后，车辆或者说压力容器系统10(通常)只有在该车辆移动到加注设备或者加注站之后才能够填充，所以，在确定压力终值时可以对车辆的剩余(可达)行驶里程加以考虑。因此要计算：距离下一加注站有多远以及到达该加油站需要多少燃料。对压力容器20中燃料的冷却和通过停驻后燃料的提取导致的压力降低加以考虑或者将其包括在确定或者计算之中。在停驻后去往加注站途中提取燃料的情况中燃料压力同样不得下降到压力最小值以下。因此由控制装置30确定一个压力最小值，该压力最小值对从车辆停驻地点或者停驻位置到加注站途中燃料的提取加以考虑。

如果燃料或者燃料压力在停驻之后(在不使燃料压力下降到压力最小值以下的情况下)(根据推测)不足以到达加注站，则产生一个提示信号。

在行驶期间(并因此在车辆停驻之前)可以间歇地或者不间断地重新确定压力最小值。在此，例如能够以一个停驻持续时间为出发点，该停驻持续时间如此之长，即燃料温度达到了环境温度(特别是停驻持续时间后的环境温度)(热力学平衡)。作为备选方案，例如可以根据历史数据估算停驻持续时间。在车辆行驶期间，当驾驶员已经离开最近的用于为压力容器20填充燃料的填充站(加注站)如此远或者即将离开如此远时，基于提示信号或者根据该提示信号可以给驾驶员发出一个警告，即在燃料温度与环境温度(要么是当前的环境温度，要么是稍后时刻的推测的环境温度，其中例如根据气象预报数据确定该环境温度)适应性平衡时燃料容器20中的燃料压力处于压力最小值以下。这意味着，在行驶期间进行检查：在车辆马上停驻或者说停放以及在一定停驻持续时间(该停驻持续时间如此之长，即燃料温度与环境温度已经完全平衡，或者根据历史数据估计出其持续时间)的情况中车辆是否能够重新起动，也就是说，停驻持续时间之后是否具有使车辆运动的足够高的燃料压力，和车辆是否能够在不低于压力容器20中的最小压力的情况下行驶到下一填充站或者说加注站。当驾驶员离开加油站过远时，可以通过声学式的和/或光学式的和/或触觉式的警告(例如，“如果您现在停驻，那么据推测您在停驻后重新起动车辆之后将无法再到达加注站！”)给该驾驶员发出警告。

在确定剩余(可达)行驶里程时可以对消耗量、压力容器20中的燃料量和/或高电压储能器的状态(充电状态(stateofcharge；soc))予以考虑。

关于位置或者车辆从停驻位置到加注站的距离的信息，可由导航系统传输给控制装置30。

如果停驻持续时间比计划或者确定的要长，和/或环境温度的发展与气象预报数据不同，那么在不利的情况下可能发生燃料压力在停驻结束时还是低于压力最小值。在此情况中，可以在停驻结束时对燃料进行加热，以便使压力容器20中的燃料压力达到一个值，该值至少与压力最小值相符。只有当在不超过压力容器20中的燃料最高温度的情况下和在不超过压力容器20的最大压力的情况下能够达到压力最小值时，才实施这个加热过程。

可以将组合特性曲线用于确定压力终值。由此能够利用小的算力来确定压力终值。组合特性曲线主要可以考虑燃料温度、剩余(可达)行驶里程、环境温度、结构空间温度、燃料压力。

可以在储罐截止阀70与燃料电池60之间设置一个用于暂存燃料的缓冲储存器(未示出)，该缓冲储存器在储罐截止阀70关闭时(例如在停驻期间)为燃料电池60提供燃料。因此可以在停驻持续时间或者停驻结束时为燃料电池60提供燃料，使得燃料电池的余热对压力容器30中的燃料加热和/或燃料电池为储罐换热器提供能量，该储罐换热器构造为用于对压力容器30中的燃料进行加热。储罐换热器也可以由一个高电压储能器提供能量。因此，只要能够在不超过压力容器20中的燃料最高温度的情况下和在不超过压力容器20的最大压力的情况下仅仅通过加热达到压力最小值，就能够在停驻持续时间或者停驻结束时对压力容器30中的燃料进行加热，以便获得压力容器20中在压力最小值上的或者超过压力最小值的燃料压力。

出于易读性原因，简化地部分省略了表达措辞“至少一个”。只要在此公开的技术的某一特征以单数或者不定数的形式进行了说明(例如所述/一个压力容器、所述/一个控制装置，等等)，那么同时也应该认为公开了其复数形式(例如所述至少一个压力容器、所述至少一个控制装置，等等)。

前面对本发明的说明仅仅用于解释性目的，而非用于限制本发明之目的。在本发明的框架下，可以实现一些不同的改变和变型，而并不脱离本发明及其等同方案的范围。

附图标记列表

10压力容器系统

20压力容器

30控制装置

32，33，34，35测量导线

40环境温度测量设备

45第一温度测量设备

50压力测量设备

55第二温度测量设备

60燃料消耗设备

65流体管路

70储罐截止阀