Verbesserte Abschätzung der Wasserstoffspeicherdichte in Wasserstoff-betriebenen Fahrzeugen mit Kalman-Filtern
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In einer aktuellen Publikation des Lehrstuhls für Anlagen- und Prozesstechnik (APT) wird ein neuer Ansatz zur präzisen Abschätzung der Wasserstoffspeicherdichte in kryo‑komprimierten Wasserstofftanks vorgestellt. Durch den Einsatz eines Unscented Kalman Filters kann die verbleibende Wasserstoffmenge im Tank deutlich zuverlässiger bestimmt werden – eine zentrale Voraussetzung für die sichere Reichweitenabschätzung wasserstoffbetriebener Nutzfahrzeuge.
Kryo‑komprimierter Wasserstoff (CcH₂) gilt als besonders vielversprechende Speichertechnologie für schwere Nutzfahrzeuge, da er hohe Energiedichten und damit große Reichweiten ermöglicht. Gleichzeitig stellt die Bestimmung der aktuell verfügbaren Wasserstoffmenge aufgrund der extremen Betriebsbedingungen – hohe Drücke und kryogene Temperaturen – eine erhebliche messtechnische Herausforderung dar.
In der aktuellen Veröffentlichung des APT in der Fachzeitschrift Cryogenics wird daher ein Soft‑Sensing‑Ansatz vorgestellt, der Messdaten aus Temperatur‑, Druck‑ und Massenstromsensoren mit einem thermodynamischen Modell des Tanksystems kombiniert. Herzstück des Ansatzes ist ein robust implementierter Square Root Unscented Kalman Filter, der die Sensordaten intelligent verbindet und Messrauschen sowie systematische Fehler gezielt kompensiert. Die Ergebnisse zeigen, dass der Kalman‑Filter‑basierte Ansatz die Genauigkeit der Speicherdichteschätzung gegenüber konventionellen Verfahren verbessert und insbesondere unter schwierigen Betriebsbedingungen robust arbeitet.
Die Arbeit leistet einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung kryogener Wasserstoffspeicher für die Schwerlastmobilität. Eine zuverlässige Kenntnis der verbleibenden Reichweite ermöglicht optimierte Fahr- und Betankungsstrategien. Perspektivisch bildet der vorgestellte Ansatz eine wesentliche Grundlage für den Einsatz intelligenter Zustandsbeobachter in zukünftigen CcH₂‑Fahrzeugsystemen.
Hier geht es zur Veröffentlichung:
https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2026.104339