CN112513517B - 用于燃料箱的温度压力释放的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于燃料箱（8、8a‑8d）的温度压力释放的装置（20），其中，装置（20）具有导热的管线（22、22a‑22d），该导热的管线能用气态的或液态的介质填充，其中，管线（22）的第一端部（24）能与布置在用于将燃料从燃料箱（8、8a‑8d）排出的排放管线（16）中的经压力控制的排放阀（18）连接，其中，这样来设计装置（20），使得当管线（22）中的介质的压力大于压力阈值（P_2）时，装置（20）用压力加载排放阀（18），因而排放阀（18）打开，以便将燃料从燃料箱（8、8a‑8d）清空到排放管线（16）中。

Description

用于燃料箱的温度压力释放的装置

背景技术

由实践已知，在车辆中使用基于氢的燃料电池或基于天然气的内燃机，以便减少基于碳的排气并且同时相比用电池运行的车辆减少了加燃料时间。不过氢或天然气（英文“Compressed Natural Gas”，CNG）在车辆中的储存由于气体的低密度而是一种挑战。用于气态存储氢燃料的相关的燃料箱例如通常由金属制成并且处在350 bar和700 bar之间的压力下。同样可以在车辆中、例如公共汽车中安装多个用于氢的燃料箱，以便实现车辆的较大的有效里程。按照联合国标准UNECE R 第134条规定，每个氢燃料箱必须具有熔断器（英文“thermally activated relief device”，TPRD），熔断器应当防止燃料箱在高压下或高温下爆裂。这个原理以英文术语“leak before burst”公知。这种爆裂可能例如由于在燃料箱中或燃料箱附近温度升高到超过预定的阈值、例如105℃而产生，温度升高与燃料箱中的压力升高相关。熔断器应当确保，在与燃料箱相连的排放管线中的排放阀及时打开，以便将燃料从燃料箱释放出来，因而防止了料箱爆炸。德国技术监督协会（TÜV）同样规定，在每个燃料箱的每个端部处设有熔断器，以便确保通常伸长安装的燃料箱的对立的端部。

这种熔断器通常意味着车辆的高成本并且可能例如无法探测到料箱的中心区域中的燃烧。

存在以简单和利于成本的方式并且伴随高的安全性阻止燃料箱爆裂的需求。

发明内容

按照本发明的第一个方面，设置一种用于燃料箱的温度压力释放的装置，其中，该装置具有导热的管线，导热的管线能用气态的或液态的介质填充，其中，管线的第一端部能与经压力控制的、布置在用于将燃料从燃料箱排出的排放管线中的排放阀连接，其中，这样来设计所述装置，使得当管线中介质的压力大于压力阈值时，所述装置用压力加载排放阀，因而排放阀打开，以便将燃料从燃料箱清空到排放管线中。

为了保护例如可以用气态的氢或气态的天然气（CNG）填充的燃料箱以防止爆裂，按本发明的装置可以具有特别是薄的、导热的管线，该管线能用气态的或液态的介质填充。管线的第一端部可以在装置的已装入的状态下与经压力控制的排放阀连接，因而当外部的热量输入（例如在燃烧时）作用到所述管线上时，在管线中的介质的压力大于针对排放阀的压力阈值，并且经压力控制的排放阀可以通过压力作用打开。燃料因此能从燃料箱漏出到排放管线中，因而在燃料箱中的压力又可以下降。因此能以安全的方式阻止燃料箱爆裂，因为当外部的热量输入可能远离料箱端部地出现时，排放阀尤其在长形的料箱中也可能作出响应。此外，所述装置可以无源地、即无电流地工作，并且没有必要附加地电气地驱控排放阀。基于所述装置的简单的构造方式，可以利于成本地实现这种装置。

在此，管线可以例如沿着燃料箱（例如在料箱侧面、料箱下方或料箱上方）延伸和/或要么处在燃料箱内要么处在燃料箱外。管线备选可以例如与具有所述装置的车辆的电池相邻或者与车身相邻地布置，以便在燃料箱可能变热之前就已经提前触发排放阀。管线也可以与燃料箱间隔开地布置，因而不会有直接的热量输入作用到管线上，但所述装置因此能在燃烧时作出响应。此外，管线在这种情况下不可能丢失热量给燃料箱，因而能更为快速地记录管线中的温度升高并且所述装置的响应时间可能变得更短。同样可能的是，管线与燃料箱的最下方的部位间隔一定间距地安装，即与车道相邻安装，因而从下方到管线上的热量作用可能特别有效。

可能的是，排放阀安装在排放管线的端部处，或者换句话说，形成了排放管线的终端。排放阀备选可以设置在沿管线的任意部位处。排放阀可以布置在燃料箱中，例如料箱颈部中，因而确保了一种防破裂的设计。也可能的是，排放阀直接布置在燃料箱处或者布置在料箱开口附近。

管线可以由能导热的材料、特别是钢构造而成。当介质例如具有小的压力时，管线备选可以由塑料形成。

在一种实施方式中，管线的第二端部可以被压力密封地封闭，因而能特别简单地实现所述装置。单侧敞开的管线在此可以直接连接到排放阀上。在管线中的压力在此例如在正常情况下，这就是说在没有外部的热量输入时，必须小于压力阈值，排放阀可以在压力阈值下打开。在此可以视排放阀的设计而定恰当地选择压力阈值。

在一种实施方式中，所述装置可以具有多条导热的管线，所述管线分别能用气态的或液态的介质填充并且分别能单独地与排放阀连接，并且可以这样来设计所述装置，使得当所述管线中的至少一条管线中的介质的压力大于压力阈值时，所述装置用压力加载排放阀，因而排放阀打开，以便将燃料从燃料箱清空到排放管线中。在此，管线可以例如与共同的容器连接，该容器又可以与排放阀连接。在容器中的压力在此在燃烧情况下可以对应压力阈值，在压力阈值下，排放阀可以相应地打开。也可能的是，管线通过相应的止回阀直接地或者通过与止回阀连接的共同的容器与排放阀连接。在容器中的压力在此在燃烧情况下可以对应管线中的最大的压力。在这种情况下，压力阈值可以对应每个止回阀的打开压力，在止回阀打开时，作用到排放阀上的压力（特别是在止回阀和容器之间和/或容器和排放阀之间的短的连接管线下和/或在容器的小容积下）同样可以上升到压力阈值并且排放阀可以相应地打开。通过这个措施也能在没有到这个燃料箱的一部分上的直接的热作用下提前清空所有的燃料箱，因而改进了对料箱的燃烧保护。所述装置同样可以特别利于成本地集成到车辆中，因为仅能设置唯一一个排放阀和用于对燃料箱进行温度压力释放的唯一一个装置。

在最后提到的两种实施方式中，介质可以是气体、例如气态的氢，或者液体。液体、例如水，在此可以在热量作用下蒸发并且导致管线中的压力升高。备选可以选择这样的液体，其具有足够大的热扩散系数和膨胀梯度，因此在管线中的压力在液体热膨胀时升高并且可以触发排放阀的打开。这种液体可以例如是水银。

在一种实施方式中，所述装置还可以具有第一阀和第二阀，它们布置在管线的（特别是不同的）端部区域中，并且当第一阀打开时，管线能借助第一阀用介质填充，并且当第二阀打开时，可以借助第二阀用压力加载能与第二阀相邻布置的排放阀，因而排放阀（尤其在超过压力阈值时）打开，以便将燃料从燃料箱清空到排放管线中。压力阈值可以配设给第二阀并且对应第二阀的打开压力以及同时对应排放阀的打开压力。这种措施可以促使，管线始终，即在运行期间重复地、例如在加燃料期间或者在之后的时间点上能用介质填充并且因此能校准到管线中的限定的介质量或限定的管线温度和限定的管线压力，因而可以取消在管线的密封性和管线中的介质的压力方面的由安全引起的检验需求，如其在上述单侧打开的管线中可能存在的那样。

第一阀可以远离第二阀布置。两个阀例如可以布置在料箱的面对面的端部处，因而在两个料箱端部处可以一样地探测燃烧。

在一种实施方式中，管线的第一端部能与排放管线连接，其中，第二阀可以与该第一端部相邻布置或者可以布置在该第一端部处，排放管线与在燃料箱的截止阀、特别是磁性截止阀和燃料箱之间的用于燃料箱的供应结构连接。管线的端部在此可以称为管线的终点。在第二阀布置在管线的端部处的情况下，第二阀可以直接安置在排放阀处并且两个阀可以被共同地构造。磁性截止阀在此使得介质在燃料箱加燃料时在截止阀的无电流的状态下能进入到料箱中，但介质仅在驱控在磁性截止阀中的线圈时才可以从料箱出来。借助这种措施可以将排放阀和第二阀（并且视第一阀的布置而定也还有第一阀）以及可选截止阀特别节省空间和利于成本地集成在共同的（阀）壳体中。

用于燃料箱的供应结构在此可以具有相应的供应管线，该供应管线在截止阀的区域中可以具有燃料高压管线。

在一种备选的实施方式中，管线的第一端部能与排放管线连接，其中，第二阀可以与该第一端部相邻地布置或者可以布置在该第一端部处，排放管线设置在燃料箱的流动下游。介质流的方向在此可以沿从供应管线到燃料箱的方向通过燃料箱并且沿排放管线的方向在料箱出口端处限定。由此可以有效地保护燃料箱的端部。

在一种实施方式中，所述装置可以具有多个第二阀，当第二阀打开时，借助这些第二阀可以用压力加载能与相应的第二阀相邻布置的相应的排放阀，因而相应的排放阀打开，以便将燃料从相应的所配设的燃料箱清空到相应的排放管线中。在此，在共同的管线中仅设一个第一阀，所述共同的管线通入到其中一条排放管线中并且基于合适的分支可以沿着燃料箱延伸。以这种方式可以特别利于成本地同时确保了对多个燃料箱的保护，所有这些燃料箱能同时被清空。

在一种实施方式中，管线可以沿着多个燃料箱延伸，因而用仅一个第一和第二阀能特别利于成本地保护多个的燃料箱和特别是所有的料箱端部。在这种情况下，可以设置仅一条带有排放阀的排放管线和/或仅一个在所有燃料箱公用的供应管线中的截止阀。所有阀然后可以集成在共同的（阀）壳体中，倘若排放管线能从在燃料箱和截止阀之间的用于燃料箱的供应管线分支出来的话。

也可能的是，设有带所配设的排放管线和经压力控制的排放阀的多个燃料箱，其中，为每个燃料箱设置一个单独的装置，因而燃料箱能单独地清空。由此可以达到对多个燃料箱的利于成本的保护，因为装置中的每个装置可以统一装备有相同的阀和管线。

在一种实施方式中，管线的第二端部：能与排放管线连接，其中，第一阀与该第二端部相邻布置，排放管线尤其从在用于燃料箱的截止阀（例如磁性截止阀）和燃料箱之间的（燃料）高压管线分支出来或者设置在燃料箱的流动下游；或者与燃料箱连接；或者与燃料平均压力管线连接，该燃料平均压力管线尤其可以处在截止阀和燃料高压管线的流动上游，其中，燃料高压管线又可以布置在截止阀的流动上游；或者能与燃料低压管线连接，该燃料低压管线尤其可以布置在截止阀和燃料高压管线的流动上游（和特别是燃料平均压力管线的流动上游）；或者能与燃料高压管线在截止阀的流动上游连接。燃料高压管线、燃料低压管线和燃料平均压力管线可以是用于燃料箱的燃料供应管线的一部分。在排放管线布置在截止阀和燃料箱之间，即布置在通往燃料箱的供应管线中时的情况下，第一和第二阀以及可选截止阀和可选排放阀能节省空间地并且利于成本地集成在共同的（阀）壳体中。在排放管线布置在燃料箱的流动下游的情况下，管线可以构造得特别短。在管线与燃料平均压力管线或燃料低压管线连接时，管线的壁厚可以比在管线与燃料高压管线连接时更薄，这可能有助于降低所述装置的成本。此外，在这些情况下，管线的热容量可能更小，因而所述装置能实现在燃烧情况下的更快的响应特性和对燃烧的更为安全的探测。

当管线在与供应结构（或供应管线）或燃料高压管线连接时能在加燃料过程期间用燃料填充并且可以校准到一个压力值和温度值时，管线在管线与燃料平均压力管线或燃料低压管线连接时可以在加燃料之后，即在用于探测燃烧的运行期间，能用燃料填充并且能校准到一个压力值和温度值。

燃料高压管线可以具有大于约700 bar的压力。燃料平均压力管线可以具有大于约10 bar和小于约30 bar的压力。燃料低压管线可以具有小于约4 bar的压力。

在一种实施方式中，管线的第二端部（第一阀与该第二端部相邻布置）能与冷却剂管线（特别是冷却剂低压管线），即在低压区域内或者与空气低压管线连接，因而其它的介质作为氢或CNG特别是简单地用于保护燃料箱，所述燃料箱尤其可以构造成氢燃料箱。管线然后可以相应地具有低压（小于约3 bar）。在这些措施中，管线的壁厚可以构造得薄，这可能有助于降低所述装置的成本。此外，管线的热容量可能小，因而装置可以实现在燃烧情况下的快速的响应特性和对燃烧的安全的探测。管线也可以取代钢地由利于成本的材料、例如塑料制成。管线的校准可以例如在全负荷点上进行，此时压力通常是最大的。低压在管线中的使用可以提高所述装置的安全性。此外，空气或冷却剂的使用可以确保所述装置的设计灵活性。

管线的第二端部与空气低压管线的连接可以特别是沿空气的流动方向观察的话，设置在可以设置在空气循环回路中的换热器的流动下游，因为空气然后可以被调温。

在一种实施方式中，第一阀和第二阀可以构造成止回阀，因而能特别利于成本地实现所述装置。第一压力阈值在此例如必须小于第二压力阈值，在第一压力阈值下，第一止回阀可以打开，在第二压力阈值下，第二止回阀可以打开。

在管线与燃料高压管线连接的情况下，第一压力阈值约为850 bar并且第二压力阈值约为970 bar。在管线与燃料平均压力管线连接的情况下，第一压力阈值也约为20 bar并且第二压力阈值约为23 bar。在管线与燃料低压管线连接的情况下，第一压力阈值约为3.7 bar并且第二压力阈值约为4.7 bar，因而能使用利于成本的低压止回阀。在介质是空气的情况下，第一压力阈值可以是3.0 bar并且第二压力阈值可以是3.2 bar。在介质是冷却剂的情况下，第一压力阈值可以是2.5 bar并且第二压力阈值可以是2.9 bar。

在一种备选的实施方式中，第一阀构造成截止阀、特别是构造成磁性截止阀，并且第二阀可以构造成止回阀。这种措施的优点是，在管线中的压力不必高于介质的正常的系统压力。这种措施可以特别是能与管线和空气低压管线的连接组合起来。也可能的是，这种措施能使用在基于作为空气的其它介质、即基于例如燃料或冷却剂的装置中。这种措施同样能利于成本地实现所述装置，因为使用了低压止回阀。

在一种实施方式中，能调整有待填充到管线中的介质的温度。尤其可以在介质形式为空气或冷却剂时设置这种措施。

按照第二个方面，规定了一种带有按照第一个方面的装置和储氢料箱的氢-燃料电池系统。

按照第三个方面，规定了一种车辆，该车辆具有燃料箱和按照第一个方面的装置。燃料箱可以是储氢料箱并且所述车辆可选可以具有按照第二个方面的氢-燃料电池系统。燃料箱备选可以是CNG料箱。

按照第四个方面，规定了一种用于（特别是主动）校准按照第一个方面的装置的方法，其中，所述方法具有设定（特别是提高）用于校准管线的压力以及打开和关闭第一阀的步骤，第二阀则被关闭。由此能以如下方式设定在管线中的压力，即，在第一阀打开之后，所存在的系统压力也能在管线中存在。在此在第一阀构造成截止阀的情况下主动地执行对第一阀的恰当的驱控。

在一种实施方式中，所述方法还具有（主动）设定介质的温度的步骤。由此可以特别是在介质的错误的校准温度下将这种介质带到合适的温度，因而尽管如此还是能执行校准。温度设定可以例如是温度提升和/或可以在压力设定之前执行。

附图说明

接下来借助附图更为详细地阐释本发明的优选的实施方式。附图中：

图1示意性示出了车辆，其带有燃料电池系统和用于储氢料箱的温度压力释放的装置；

图2至9示意性示出了图1的装置的实施例；

图10示意性示出了在图4至9中的装置运行中在加燃料过程和燃烧期间的压力变化曲线；

图11至16示意性示出了图1中的装置的另外的实施例；并且

图17示意性示出了用于校准图13至15中的装置并且特别是用于调整图13至15的装置中的介质的温度的方法的流程。

具体实施方式

相同的或类似的构件或元件配设有同样的附图标记。

在图1中示出了车辆2，该车辆能借助燃料电池系统4运行。来自燃料电池系统4的构造成储氢料箱的燃料箱8的氢能输送给一个或多个燃料电池6。燃料电池6产生能量，能量能借助功率电子器件10用于驱动马达12。燃料箱8具有高压供应管线14和排放管线16，在排放管线中布置有经压力控制的排放阀18。为了防止燃料箱8例如在燃料箱8附近起火的情况下爆裂，设有示意性地作为方块示出的用于储氢料箱8的温度压力释放的装置20。

在装置20a-20d的在图2中以侧视图（上图）和从下方的俯视图（下图）示出的第一个实施例中，这个装置具有导热的管线22a-22d，所述管线能用气态的或液态的介质填充。这种介质可以例如是氢、空气或液体。管线22a-22d的第一端部24a-24d经由排放阀18a-18d与排放管线16a-16d连接。管线22a-22d的第二端部25a-25d则气密地封闭。管线22a-22d沿着燃料箱8a-8d的整个长度与车道地面相邻地在构造成LKW的车辆2的底侧处延伸。倘若车辆2如所示那样具有多个燃料箱8a-8d，那么燃料箱8a-8d中的每个燃料箱装备有相同的装置20a-20d。

在图3中以从下方的俯视图示出的装置20的第二个实施例中，装置20设置用于多个燃料箱8a-8d并且每个燃料箱8a-8d具有一条管线22a-22d，所述管线分别通入到共同的容器28中，该容器通过排放阀18与排放管线16连接。管线22a-22d中的每条管沿着所配设的燃料箱8a-8d的整个长度延伸。

在图2、3所示的装置20的运行中，当例如形式为火的热量输入对管线22进行加热时，在管线22中的介质膨胀。在管线22中的压力因此升高至超过约为870 bar的压力阈值，并且用这个870 bar的压力加载排放阀18。在图3的情况下，在容器28中的压力也上升超过压力阈值，直至排放阀18打开。排放阀18因此打开并且储存在燃料箱8中的氢通过排放管线16漏出。

在装置20的图4所示的第三个实施例中，导热的并且用氢填充的管线22的第一端部24与排放管线16中的排放阀18连接并且管线22的第二端部25在排放阀18的流动上游与排放管线16连接，排放管线从燃料箱8的料箱端部30出来。磁性截止阀32将是供应管线14的一部分的高压管线34相对与料箱端部30对置的另一个料箱端部36密封。管线22构造成U形，但也可以具有其它形状。管线22具有第一止回阀38，该第一止回阀布置到管线22的端部区域40中，该第一止回阀在排放阀18的流动上游通入到排放管线16中。第二止回阀44布置在管线22的第二端部区域46中，第二止回阀与排放阀18连接。

在装置20的图5所示的第四个实施例中，导热的管线22从与高压管线34对置的料箱端部30出来，并且沿着燃料箱8的整个长度延伸回到料箱端部36。因此可以探测到沿着料箱8的燃烧。管线22的L形的分支经由截止阀18通入到排放管线16中。排放管线16布置在高压管线34中的磁性截止阀32和料箱端部36之间。第一止回阀38处在管线22的端部25处并且直接安置在料箱端部30处。第二止回阀44与截止阀18相邻地布置在管线22的端部区域46中。管线22分别具有90°的弯曲结构，因而装置20构造得特别紧凑。管线22也能以其它角度弯曲。管线22可以例如朝着车道的方向布置在料箱8下方。磁性截止阀32、第二止回阀44和排放阀18可以集成到一个共同的阀壳体中。

装置20的在图6中示出的第五个实施例与图5中的装置20类似地构造。不过管线22在排放阀18的流动上游通入到排放管线16中并且没有与管线端部30连接。第一止回阀38设置成与管线22通入排放管线16的通入口相邻。第一止回阀38也可以集成在参考图5所说明的阀壳体中。

在图7中示出了多个燃料箱8，所述燃料箱分别配设有如图6中的装置20那样构造的装置20。为清楚起见，为仅一个装置20和仅一个料箱8配设附图标记。料箱8a-8c中的每个料箱能单独在燃烧情况下被清空。阀38、44和管线22分别构造成相同的，因而能利于成本地生产装置20。

在装置20的图8所示的第六个实施例中，为每个燃料箱8a-8c设置一条排放管线16a-16c，所述排放管线在磁性截止阀32a-32c和料箱端部36a-36c之间从高压管线34a-34c分支。唯一一条管线22构造成格栅状并且沿着所有的燃料箱8a-8c的整个长度延伸。管线22用端部25与第一燃料箱8的排放管线16a连接。管线22的另外的端部24a-24c分别与在所配设的排放管线16a-16c中的排放阀18a-18c连接。第一止回阀38在管线22的端部区域44中邻近管线22的通入到排放管线16a中的通入口设置。每一个燃料箱8a-8c设有各一个第二止回阀44a-44c，所述第二止回阀在管线22的端部区域46a-46c与各配设的排放阀18a-18c相邻布置。

在装置20的图9所示的第七个实施例中，每个燃料箱8a-8c与一条共同的高压供应管线34连接，该高压供应管线能通过唯一一个磁性截止阀32填充。管线22从高压管线34与其中一个料箱8a-8c的料箱端部36相邻地分支并且通入到排放管线16中，该排放管线也从高压管线34在磁性截止阀18和料箱端部36之间分支。管线22分支构造并且沿着每个燃料箱8a-8c延伸并且将这些料箱相互连接起来。管线22的第二端部24与排放阀18连接，排放阀设置在排放管线16中，排放管线在磁性截止阀32的流动下游从高压供应管线34分支出来。第一止回阀38与料箱端部36相邻地布置在管线22中。第二止回阀44与排放阀18相邻地安置在管线22的端部区域46中。第一止回阀38可以取代与料箱端部36相邻设置地与排放管线16从供应管线34的分支相邻地设置，因而所有的阀18、32、38、44就能集成在一个阀壳体中。

在图4至9所示的实施例中，压力阈值P_1，即针对第一止回阀38的打开压力约为850 bar并且压力阈值P_2，即针对第二止回阀44的打开压力约为970 bar。

图10示出了针对装置20的在图4至9中所示的实施例，压力P根据时间t在加燃料过程期间（上图）以及燃烧期间（下图）的时间变化曲线。在加燃料时，氢基于其膨胀而加热直至85℃，并且在加燃料过程中，截止阀32超压且由料箱部位这样调节，使得燃料箱8中的氢压力P上升至约870 bar。曲线B示意性地示出了加燃料持续时间。870 bar的压力对应20℃时的700 bar的压力，该压力在料箱内含物冷却之后产生。若达到了第一止回阀38的850bar的压力阈值P_1，那么第一止回阀38打开，因此用氢填充在止回阀38和第二止回阀44之间的管线22。曲线RS1示意性示出了止回阀38的打开和关闭特性。在此，第二止回阀44被关闭，该第二止回阀的用于打开的压力阈值P_2大于870 bar。因此在两个止回阀38、44之间的管线22中的氢量被压缩到高压。在料箱内含物冷却期间并且在压力P_1相应地下降期间，第一止回阀38被关闭。在管线22中的温度T在第一止回阀38关闭时然后等于在这个关闭压力P_1下的料箱温度，该料箱温度可以由理想的气体方程式计算得出，因为所填充的燃料的压力在20℃时，如前所述那样为70 MPa：

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针对850 bar的压力阈值P_1，温度T因此按照理想的气体方程式为82.8℃。第一止回阀38因此确保了，在管线22中的压力始终被校准到这个值。

管线22也包围已知的气体量。管线22的外部的再填充不是必需的，因为可能的泄漏量在加燃料时又被补满。在管线22中的氢量可以由管线容积、第一止回阀38的压力阈值P_1以及上述温度T计算得出，并且是一个恒定不变的参量。

第二止回阀44的压力阈值P_2可以以类似的方式计算得出。若第二止回阀44应当例如在105℃时打开，这对应针对储氢料箱的熔断器的已知的触发温度，那么压力阈值P_2= 969 bar。

如在图10的下图中所示那样，在第一止回阀38和第二止回阀44之间的管线22中的压力P在正常运行中按照环境温度例如在580 bar（针对-30℃）和830 bar（针对50℃）之间变化。在燃烧时，管线变热并且在管线中的氢也变热，因而超过了第二止回阀44的压力阈值P_2并且第二止回阀44打开。曲线RS2示出了止回阀44的打开和关闭特性。排放阀18这样长时间地保持打开，直至在薄的管线22中的而压力又低于压力阈值P_2，这就是说，直至管线22的温度下降。当燃烧熄灭时，才出现这一点，并且燃料箱8被冷却。

在装置22运行时，第一止回阀38在燃料箱8的加燃料过程期间基于升高的温度而打开，第二止回阀44则被关闭。以这种方式用恒定不变的已知的氢量填充管线22。第一止回阀38之后基于下降的温度在加燃料过程期间或加燃料过程之后被关闭。在之后的时间点上，在薄的管线22中的压力由于局部的热量输入，这就是说由于燃烧而提高。局部的热量输入可以例如大于85℃地超过了850 bar。第二止回阀44具有大于900 bar的压力阈值P_2，在此约为970 bar。当管线22中的温度大于100℃（例如105℃）时，第二止回阀44才被触发，排放阀18通过压力作用被打开并且燃料箱8朝着排放管线16的方向打开。氢可能通过排放管线16从燃料箱8漏出。

图11示出了装置20的第八个实施例，装置配设给燃料电池系统4。装置20与图4中的装置20类似地构造，但管线22的第二端部则与氢-平均压力管线50连接。氢-平均压力管线在燃料电池系统4中布置在氢注射器52和减压器54之间，减压器又借助高压管线34与磁性截止阀32连接。管线50同样是供应管线14的一部分。管线22中的压力处在20 bar的范围内。第一止回阀38的和第二止回阀44的压力阈值必须与在图4至9中类似地按照加燃料压力加以选择并且为20或23 bar。装置20的运行与图4至9中的装置20的运行类似。不过与在图4至9中的实施例不同的是，管线22的校准过程不在加燃料过程期间发生，而是在加燃料过程之后才发生，因为料箱截止阀32在正常运行中才被打开。

所述装置20的在图12中示出的第九个实施例与图11的装置20类似地构造，不过管线20的端部25则与氢-低压管线56连接，其中，在管线中设有第一止回阀38，氢-低压管线设置在燃料电池6和氢注射器52之间。管线56同样是供应管线14的一部分。管线20和阀38、44承受一个比5 bar小得多的压力。第一止回阀38具有3.7 bar的压力阈值P_1并且用于用氢填充在第一止回阀38和第二止回阀44之间的管线20，以便由此校准管线22。管线20由此包含已知的气体量。外部的再填充不是必需的，因为可能的泄漏量在运行期间又被补满。压力P_1选择为处在3.5 bar的最大的运行压力之上，因而阀38仅为了填充管线22而打开。这个压力仅在校准过程中达到。第二止回阀44具有4.7 bar的压力阈值P_2，该压力阈值可以借助理想的气体方程式针对第一止回阀38的校准温度T = 20℃在触发第二止回阀44时在大于105℃的温度T_Abblasen下计算得出，此时排放阀18应当打开：

。

在图13中示出的第十个实施例与图12中的实施例类似地构造，不过管线22的端部25与冷却剂管线58连接。冷却剂的压力并且因此在管线22中的压力为2.5 bar。压力阈值在T=50℃=323.15 K的校准温度下和T_Abblasen=105℃=378.15 K的排放温度下在此为P_1=2.5 bar或P_2=2.9 bar。

在图14中示出的装置20的第十一个实施例与图13中的装置类似地构造，不过管线22的端部25与空气低压管线60特别是在换热器61的流动下游连接，换热器设置在空气循环回路62中。在空气低压管线60中的并且因此在管线22中的压力水平约为3 bar。如在图15中所示那样，在与图14类似的实施例中，可以取代第一止回阀38地设有截止阀64。压力阈值在T=80℃=353.15 K的校准温度下和T_Abblasen=105℃=378.15 K的排放温度下在此为P_1=3bar或P_2=3.2 bar。

针对图13至15所示的实施例的压力P_2的计算与图12中示出的实施例类似地进行。

在图16中示出的按照第十二个实施例的装置20与图12中的装置20类似地构造，不过管线22沿着整个料箱长度并且在料箱8下方延伸，因而管线22构造成L形。止回阀44和排放阀18可以安装在一个共同的阀壳体中。

在图12至16中的装置的运行与图4至9中的装置的运行类似。不过校准过程是不同的，并且必须定期在运行期间实现，例如每次行驶一次，并且主动触发所述校准过程。若校准过程在正常运行期间开始，那么管线22中的相应的介质的温度与校准范围相平衡，例如20℃针对氢，80℃针对空气并且50℃针对冷却剂。倘若温度处在允许的范围内，例如±1Kelvin的区别，那么压力就升高超过第一止回阀38的压力阈值P_1。针对氢，则简单地通过对氢注射器52的调节阀的驱控完成。在空气的情况下，必须相应地驱控空气压缩器65和必要时空气节流阀，并且在冷却剂的情况下必须相应地驱控冷却剂泵66。若超过了第一止回阀38的压力阈值P_1或者在图15中的截止阀64（其中，压力P_1设定为例如3 bar）打开，那么管线22用压缩的介质填充或补满，并且校准过程结束。第一止回阀38或截止阀64又被关闭。

在介质的温度不适用于校准并且介质的温度可以改变的情况下，介质的温度可以相应地在填充管线22之前就被调整。图17示出了用于校准装置20并且特别是调整管线22中的介质的温度的相应的方法。在第一步骤S1中，开始对管线22中的压力的校准。在下一个步骤S2中确定，温度是否处在期望的温度范围内。若不是，那么在步骤S3中确定，是否能改变温度。若是，那么在步骤S4中提高介质温度并且所述方法分支回到步骤S2。若在步骤S3中的决策的结果是否定的，那么随步骤S5结束所述方法。若在步骤S2中决策的结果是肯定的，那么在步骤S6中在第一止回阀38的情况下将管线22中的压力提高超过正常的介质压力或者在截止阀64的情况下通过介质压力来设定在管线22中的期望的压力。若在第一止回阀的情况下超过了压力P_1，那么在步骤S7中，第一止回阀38在图11至14和16中打开并且当压力下降到低于压力阈值P_1时再次被关闭。在图15的截止阀64的情况下，在步骤S7中，截止阀64在预先确定的时间内（例如0.5 s）被打开并且之后当所述预先确定的时间流逝时被再次关闭。之后随步骤S5结束所述方法。

在步骤S3中的决策的肯定的结果，即可以改变介质的温度，尤其是针对冷却剂的情况。空气的温度也可以通过在特定极限内的压缩的改变进行调整。氢的温度对应料箱温度并且可以在正常运行中不受影响。换句话说，在步骤S3中的决策是否定的。但为了能用不同于20℃的温度来运行校准过程，将氢的温度选择为约50℃，在每一次加燃料之后达到了这个温度，因为在燃料箱内的氢温度在加燃料期间上升到约85℃，因而校准过程在燃料箱8的冷却阶段中进行（参看图10，上图）。倘若冷却在不运行燃料电池系统4的情况下进行，那么校准阶段在接下来的加燃料之后在燃料电池系统2运行期间才发生。

在步骤S6中，由此提高压力，即，将在系统中的压力主动提高到至少第一压力阈值P_1。在开关第一阀38或截止阀64之后，压力又再次轻微下降，因而压力又被主动再控制到至少第一压力阈值。在管线22中的压力然后达到了第一压力阈值P_1。步骤S6因此至少部分与步骤S7并行地执行。

Claims (14)

1.用于燃料箱（8、8a-8d）的温度压力释放的装置（20），其中，装置（20）具有导热的管线（22、22a-22d），所述导热的管线能用气态的或液态的介质填充，其中，管线（22）的第一端部（24）能与布置在用于将燃料从燃料箱（8、8a-8d）排出的排放管线（16）中的经压力控制的排放阀（18）连接，其中，这样来设计装置（20），使得当管线（22）中的介质的压力大于压力阈值（P_2）时，装置（20）用压力加载排放阀（18），因而排放阀（18）打开，以便将燃料从燃料箱（8、8a-8d）清空到排放管线（16）中。

2.按照权利要求1所述的装置（20），其中，所述管线（22）的第二端部（25）压力密封地封闭。

3.按照权利要求2所述的装置（20），其中，装置（20）具有多条导热的管线（22a-22d），所述管线能分别用气态的或液态的介质填充并且分别单独与所述排放阀（18）连接，其中，这样来设计所述装置（20），使得当在管线（22a-22d）中的至少一条管线中的介质的压力大于所述压力阈值（P_2）时，所述装置（20）用压力加载所述排放阀（18），因而排放阀（18）打开，以便将燃料从配设给管线（22a-22d）的燃料箱（8a-8d）清空到所述排放管线（16）中。

4.按照权利要求1所述的装置（20），其中，所述装置（20）还具有第一阀（38、64）和第二阀（44），它们布置在所述管线（22）的端部区域（40、46）中，其中，当第一阀打开时，所述管线（22）能借助第一阀（38、64）用介质填充，并且其中，当第二阀打开时，能借助第二阀（44）用压力加载能与第二阀（44）相邻布置的所述排放阀（18），因而所述排放阀（18）打开，以便将燃料从所述燃料箱（8）清空到所述排放管线（16）中。

5.按照权利要求4所述的装置（20），其中，所述管线（22）的第一端部（24）能与所述排放管线（16）连接，其中，所述第二阀（44）与所述第一端部相邻布置或者布置在所述第一端部处，所述排放管线与用于所述燃料箱（8）的供应管线（14）在所述燃料箱（8）的截止阀（32）和所述燃料箱（8）之间连接。

6.按照权利要求4所述的装置（20），其中，所述管线（22）的第一端部（24）能与所述排放管线（16）连接，其中，所述第二阀（44）与所述第一端部相邻布置或者布置在所述第一端部处，所述排放管线设置在所述燃料箱（8）的流动下游。

7.按照权利要求4至6中任一项所述的装置（20），其中，所述装置（20）具有多个第二阀（44a-44c），当第二阀打开时，借助第二阀能用压力加载能与相应的第二阀（44a-44c）相邻布置的相应的排放阀（18a-18c），因而相应的排放阀（18a-18c）打开，以便将燃料从相应的所配设的燃料箱（8a-8c）清空到相应的排放管线（16a-16c）中。

8.按照权利要求4至6中任一项所述的装置（20），其中，所述管线（22）沿着多个燃料箱（8a-8c）延伸。

9.按照权利要求4至6中任一项所述的装置（20），其中，所述管线的第二端部（25）能与

- 所述排放管线（16），

- 所述燃料箱（8），

- 燃料平均压力管线（50），

- 燃料低压管线（56）或

- 在用于所述燃料箱（8）的截止阀（32）的流动上游的燃料高压管线（34）

连接，

其中，所述第一阀（38、64）与第二端部相邻布置。

10.按照权利要求4至6中任一项所述的装置（20），其中，所述管线（22）的第二端部（25）能与冷却剂管线（58）或空气低压管线（60）连接，其中，所述第一阀（38、64）与所述第二端部相邻布置。

11.按照权利要求4至6中任一项所述的装置（20），其中，所述第一阀（38）和所述第二阀（44）构造成止回阀。

12.按照权利要求4至6中任一项所述的装置（20），其中，所述第一阀（64）构造成截止阀并且所述第二阀（44）构造成止回阀。

13.用于校准按照权利要求9至12中任一项所述的装置（20）的方法，带有下列步骤：

- 设定（S6）用于校准管线（22）的压力，并且

- 打开（S7）和关闭第一阀（38、64），第二阀（44）则被关闭。

14.按照权利要求13所述的方法，还带有步骤：

- 设定（S4）介质的温度。

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