In Flüssigwasserstofftanks für den Einsatz in Kraftfahrzeugen ist die Messung von Füllstand und der daraus berechneten Füllmasse ein wichtiger Teil der elektronischen Instrumentierung. die Füllstandsmessung muss bei kryogenen Temperaturen und zahlreichen konstruktiven sowie sicherheitstechnischen Einschränkungen zuverlässig funktionieren. Das kapazitive Messverfahren hat sich in stationären Kryobehältern weitgehend als eine Standardmethode zur Füllstandsbestimmung durchgesetzt. Als Sensorelemente kommen meist Zylinderkondensatoren zum Einsatz. Das Prinzip der kapazitiven Messung beruht auf der unterschiedlichen Dielektrizitätszahl für flüssigen und gasförmigen Wasserstoff. Physikalische, chemische und mechanische Einflüsse und Beanspruchungen stellen gravierende Anforderungen an Material und Konstruktion des Sensorelements dar. Den Sensor bildet ein im Tank vertikal oder schräg installierter Zylinderkondensator, aufgebaut aus isoliert ineinander angeordneten Aluminiumrohren. Den Vorteilen des einfachen mechanischen Aufbaus und Fehlen bewegter Teile steht die schwierige Signalauswertung gegenüber. Ein wesentliches Kriterium während der Messung stellt die Verfügbarkeit und die geeignete Auswahl einer Referenz dar, mit der die unbekannte Messgröße verglichen wird. Hier wird dies mit einem Schaltungskonzept basierend auf einem Präzisions RC-Relaxationsoszillator verwirklicht. Kurzschluss und Unterbrechung der Sensorleitung werden eindeutig an Hand der oberen und unteren Grenzwerte für die Periodendauer erkannt. Im derzeitigen Konzept sind zur Erhöhung der Zuverlässigkeit in jedem Tank zwei hinreichend weit voneinander entfernte unabhängige Füllstandssensoren samt getrennter Verkabelung, Auswerteeinheit und CAN-Bus-Schnittstelle eingebaut. Dadurch ergeben sich neben der Redundanz weitere Vorteile wie Füllstandmessung bei Schräglage und verbessertes Auflösungsvermögen.
Messung und Auswertung des Füllstandes in einem automotiven Flüssigwasserstofftank
Fuel level measurement in an automotive liquid hydrogen tank
2003
12 Seiten, 7 Bilder, 5 Quellen
Conference paper
German
Messung und Auswertung des Fuellstandes in einem automotiven Fluessigwassertank
Automotive engineering | 2003
|Vorrichtung zur Messung eines Füllstandes in einem Kraftstofftank
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