DE102010006516A1 - High pressure gas i.e. high pressure hydrogen gas, storing device for use in vehicle, has deflation unit deflating storage vessel with breaking point that is disrupted by ignition of explosive charge under formation of discharge opening - Google Patents

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Abstract

The device has an active security system (60), a storage vessel and a deflation unit deflating the storage vessel, which is activated by an emptying signal of the active security system. The storage vessel includes a predetermined breaking point that is disrupted by an ignition of an explosive charge i.e. detonating cord, under formation of an extensive discharge opening. The storage vessel is designed as a cylindrical or conical pipe whose ends are closed by domes, and the deflation unit is arranged in a region of the domes. An independent claim is also included for a method for deflating high pressure gas storing device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Speichern eines unter hohem Druck stehenden Gases in einem Fahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Entleeren einer derartigen Vorrichtung. Letztlich betrifft die Erfindung außerdem die bevorzugte Verwendung der Vorrichtung und/oder des Verfahrens.The invention relates to a device for storing a high-pressure gas in a vehicle according to the closer defined in the preamble of claim 1. The invention also relates to a method for emptying such a device. Finally, the invention also relates to the preferred use of the device and / or method.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Fahrzeuge bekannt, welche in einem Speicher unter hohem Druck stehende Gase mit sich führen. Dies können beispielsweise Erdgasfahrzeuge oder insbesondere Wasserstofffahrzeuge sein, welche als Treibstoff Wasserstoff in einem unter hohem Druck, beispielsweise mehr als 300 bar, stehenden Speicherbehälter mit sich führen. Wie es bei heutigen Fahrzeugen üblich ist, können die Fahrzeuge außerdem über ein aktives Sicherheitssystem verfügen, welches über ein Steuergerät oder ein in die Fahrzeugsteuerung integriertes Steuergerät und geeignete Crashsensoren feststellt, ob das Fahrzeug in einen Unfall verwickelt ist. Über ein solches aktives Sicherheitssystem des Fahrzeugs werden dann im Falle eines schweren Unfalls Signale zur Auslösung von Airbags, Gurtstraffern und dergleichen bewirkt.From the general state of the art, vehicles are known which carry high pressure gases in a reservoir. These may be, for example, natural gas vehicles or, in particular, hydrogen vehicles, which carry hydrogen as fuel in a storage vessel under high pressure, for example more than 300 bar. As is usual in today's vehicles, the vehicles may also have an active safety system, which determines via a control unit or integrated into the vehicle control unit and suitable crash sensors, whether the vehicle is involved in an accident. About such an active safety system of the vehicle signals for triggering airbags, belt tensioners and the like are then effected in the event of a major accident.

Aus der US-Anmeldung 2007/0095392 A1 ist ein Druckbehälter zur Aufnahme von komprimiertem Gas in einem Fahrzeug bekannt. Dieser verfügt über ein Sicherheitsventil, welches im Normalfall geschlossen ist und lediglich bei Ansteuerung über ein elektronisches Signal des Airbagsystems entsprechend betätigt wird, um sich zu öffnen. Im Crashfall, sobald der Airbag auslöst, kann so über das Ventil eine Entleerung des Druckgasspeichers, beispielsweise eines Wasserstoffspeichers, erreicht werden. Damit ist keine unkontrollierte Explosion des Speichers durch eine Beschädigung im Crashfall mehr zu erwarten.US application 2007/0095392 A1 discloses a pressure vessel for receiving compressed gas in a vehicle. This has a safety valve, which is normally closed and only actuated when actuated via an electronic signal of the airbag system to open. In the event of a crash, as soon as the airbag triggers, can be achieved via the valve emptying of the compressed gas storage, such as a hydrogen storage. Thus, no uncontrolled explosion of the memory is expected by damage in the event of a crash more.

Das in der US-Anmeldung beschriebene System weist dabei einen gravierenden Nachteil auf. Das als im Normalfall geschlossenes Druckventil ausgebildete Sicherheitsventil muss beim Vorliegen eines Entleerungssignals, hier also eines Signals zur Auslösung des Airbags, aktiv geöffnet werden. Hierfür sind entsprechende Aktuatoren notwendig. Im dargestellten Fall handelt es sich dabei um ein System aus Federn und einem Elektromagneten. Nun kann es jedoch vorkommen, dass im Crashfall bereits eine Verformung des Druckbehälters aufgetreten ist, sodass die über Federn, mechanische Stößel und den Elektromagnet betätigten Elemente nicht mehr oder nicht in der gewünschten Art betätigbar sind. Durch den im Normalfall geschlossenen Zustand wird das Druckventil also in diesem Zustand verharren und eine sichere und zuverlässige Entleerung des in dem Speicherbehälter herrschenden Drucks ist nicht gewährleistet.The system described in the US application has a serious disadvantage. The safety valve designed as a normally closed pressure valve must be actively opened in the presence of an emptying signal, in this case a signal for triggering the airbag. For this purpose, appropriate actuators are necessary. In the illustrated case, this is a system of springs and an electromagnet. However, it may happen that a deformation of the pressure vessel has already occurred in the event of a crash, so that the elements actuated by means of springs, mechanical tappets and the electromagnet are no longer or not actuatable in the desired manner. By normally closed state, the pressure valve will thus remain in this state and a safe and reliable emptying of the pressure prevailing in the storage tank pressure is not guaranteed.

Aus dem weiteren allgemeinen Stand der Technik sind außerdem Aufbauten bekannt, bei denen Druckgasspeicher, insbesondere Wasserstoffspeicher, mit thermisch aktivierten Sicherheitsventilen oder Druckentlastungsventilen ausgestattet sind. Solche thermisch aktivierten Sicherheitsventile, auch PRD genannt, aktivieren sich selbst, beispielsweise indem eine Lotmasse oder dergleichen aufschmilzt, sobald eine entsprechend hohe Temperatur im Bereich des Sicherheitsventils vorliegt. Über solche Sicherheitsventile kann beispielsweise im Brandfall erreicht werden, dass der Druckgasbehälter sich entleert, ehe sich über eine zu hohe Temperatur im Bereich des Druckgasbehälters einen so hohen Innendruck entwickelt, dass dieser explodieren würde. Derartige Ventile im Allgemeinen und in einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind durch die deutsche Anmeldung DE 10 2008 003 607 A1 beschrieben.Structures are also known from the further general state of the art in which pressurized gas reservoirs, in particular hydrogen accumulators, are equipped with thermally activated safety valves or pressure relief valves. Such thermally activated safety valves, also called PRD, activate themselves, for example by melting a solder mass or the like, as soon as a correspondingly high temperature is present in the area of the safety valve. About such safety valves can be achieved, for example, in case of fire, that the compressed gas tank is emptied before such a high internal pressure develops over a too high temperature in the region of the gas cylinder that it would explode. Such valves in general and in a particularly preferred embodiment are by the German application DE 10 2008 003 607 A1 described.

Zum weiteren allgemeinen Stand der Technik soll außerdem auf die US-Anmeldung 2009/0078706 A1 verwiesen werden. Auch diese beschäftigt sich mit der Thematik der Sicherheit von Druckgastanks, welche in Fahrzeugen eingesetzt werden. Der Druckgastank weist dabei ein manuell betätigbares Entleerungsventil auf, welches im Crashfall vom Bediener oder von Sicherheitspersonal entleert werden muss. Um die Zugänglichkeit auch bei gegebenenfalls verformter Karosserie des Fahrzeugs zu gewährleisten, sind mehrere derartige Ventile in verschiedenen Bereichen eines jeden Druckspeichers angeordnet.For further general state of the art, reference should also be made to US application 2009/0078706 A1. This also deals with the topic of the safety of compressed gas tanks, which are used in vehicles. The compressed gas tank has a manually operable drain valve, which must be emptied in the event of a crash by the operator or security personnel. In order to ensure the accessibility even with possibly deformed body of the vehicle, a plurality of such valves are arranged in different areas of each pressure accumulator.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung zum Speichern eines unter einem hohen Druck stehenden Gases gemäß dem eingangs genannten Stand der Technik bereitzustellen, welches die dort genannten Nachteile des eventuellen Versagens des Sicherheitsventils aufgrund von crashbedingten Verformungen oder dergleichen umgeht und in jedem Fall ein sicheres und zuverlässiges Entleeren der Vorrichtung gewährleistet. Außerdem soll ein Verfahren zum Entleeren einer derartigen Vorrichtung sowie eine besonders bevorzugte Verwendung für eine derartige Vorrichtung angegeben werden.The object of the present invention is now to provide a device for storing a high-pressure gas according to the aforementioned prior art, which circumvents the disadvantages mentioned there of the possible failure of the safety valve due to crash-induced deformations or the like and in each Case ensures a safe and reliable emptying of the device. In addition, a method for emptying such a device as well as a particularly preferred use for such a device should be specified.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist in Anspruch 8 angegeben. Die bevorzugte Verwendung findet sich im Anspruch 9. Für die Vorrichtung und die Verwendung sind vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by the device with the features in the characterizing part of claim 1. A method according to the invention is specified in claim 8. The preferred use is found in claim 9. Advantageous embodiments are given in the dependent claims for the device and the use.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass die Einrichtung zum Entleeren des Speicherbehälters durch die Wirkung einer Sprengladung aktiviert wird. Die Sprengladung wird dabei von dem aktiven Sicherheitssystem des Fahrzeugs analog beispielsweise einem Airbag oder einem Gurtstraffer ausgelöst. Durch die Sprengladung kann dann eine entsprechende Öffnung zum Entleeren des Speicherbehälters freigegeben werden. Der Vorteil liegt darin, dass der Speicherbehälter gezielt während des Crashs entleert werden kann, sodass durch einen verformten oder beschädigten Speicherbehälter keine Gefahr für die Insassen des Fahrzeugs und/oder zur Hilfe eilende Personen ausgeht. In the device according to the invention, it is provided that the device for emptying the storage container is activated by the action of an explosive charge. The explosive charge is triggered by the active safety system of the vehicle analogously, for example, an airbag or a belt tensioner. By the explosive charge then a corresponding opening for emptying the storage container can be released. The advantage is that the storage container can be specifically emptied during the crash, so that poses no danger to the occupants of the vehicle and / or help hurrying people by a deformed or damaged storage container.

Gemäß einer besonders günstigen und vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der Speicherbehälter dabei Sollbruchstellen auf, entlang welchen er durch die Zündung der wenigstens einen Sprengladung unter Ausbildung einer großflächigen Entleerungsöffnung zerstörbar ist. Aus dem Speicher wird also ein zuvor festgelegter Teil durch das Zünden der Sprengladung herausgesprengt beziehungsweise abgesprengt, sodass eine großflächige Entleerungsöffnung entsteht, durch welche sich das unter hohem Druck stehende Gas aus dem Speicher innerhalb kürzester Zeit entleert. Dadurch wird sichergestellt, dass nach einem Unfall von einem gegebenenfalls beschädigten Speicherbehälter keine Gefahr ausgeht.According to a particularly favorable and advantageous embodiment of the device according to the invention, the storage container has predetermined breaking points along which it can be destroyed by the ignition of the at least one explosive charge to form a large-area discharge opening. From the memory so a predetermined part is blasted out or blown off by the ignition of the explosive charge, so that a large-scale discharge opening is formed, through which empties the gas under high pressure from the memory within a very short time. This ensures that after an accident of an optionally damaged storage container no danger.

Alternativ oder ergänzend kann gemäß einer besonders günstigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Einrichtung zum Entleeren als Anschlusselement an dem Speicherbehälter ausgebildet sein, in welchem durch das Zünden der wenigstens einen Sprengladung eine Entleerungsöffnung freigegeben wird. Der Vorteil bei diesem Aufbau liegt nun darin, dass nicht Teile des Speicherelements selbst, sondern gezielt ein Teil eines Anschlusselements herausgesprengt wird. Damit wird die Gefahr von herumfliegenden Teilen reduziert, sodass die Sicherheit beim Entleeren des Speicherbehälters noch weiter erhöht werden kann.Alternatively or additionally, according to a particularly advantageous further development of the device according to the invention, the device for emptying can be designed as a connection element on the storage container, in which an emptying opening is released by the ignition of the at least one explosive charge. The advantage of this design is that not parts of the memory element itself, but specifically a part of a connection element is blown out. This reduces the risk of flying parts, so that the safety when emptying the storage container can be further increased.

In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung dieser Idee kann es außerdem vorgesehen sein, dass im Bereich des Anschlusselements eine an sich bekannte und übliche thermische Sicherung angebracht ist. Diese auch als PRD bezeichnete thermische Sicherung dient beim Erhitzen des Speicherbehälters über einen vorgegebenen Wert dazu, durch ein Aufschmelzen oder Zersetzen eines Materials in der thermischen Sicherung einen Strömungsweg für das Gas aus dem Speicherbehälter freizugeben. Erfindungsgemäß kann es nun gemäß der vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen werden, dass der durchströmbare Querschnitt nicht nur durch eine thermische Überlastung der Sicherung freigegeben werden kann, sondern auch durch das Zünden der Sprengladung aktiv freigebbar ist. Damit wird ein Aufbau erreicht, bei dem durch eine einfache Maßnahme, beispielsweise eine Sprengschnur als Sprengladung im Bereich der thermischen Sicherung, die eingangs beschriebene Absicherung des Aufbaus im Crashfall erreicht wird. Aufgrund der ohnehin vorhandenen thermischen Sicherung ist der Aufwand bei der Herstellung der Vorrichtung zum Speichern eines Gases unter hohem Druck vergleichsweise gering, da lediglich eine beispielsweise mit einem Auslöser für einen Airbag verbundene Sprengladung im Bereich der thermischen Sicherung installiert werden muss.In a particularly favorable and advantageous development of this idea, it can also be provided that a per se known and conventional thermal fuse is mounted in the region of the connecting element. This thermal fuse, also referred to as PRD, serves to heat the storage container above a predetermined value to release a flow path for the gas from the storage container by melting or decomposing a material in the thermal fuse. According to the invention it can now be provided according to the advantageous embodiment that the flow-through cross-section can not only be released by a thermal overload of the fuse, but also actively activated by the ignition of the explosive charge. For a construction is achieved in which by a simple measure, such as a detonating cord as explosive charge in the field of thermal protection, the protection of the structure described above is achieved in the event of a crash. Due to the already existing thermal fuse the effort in the production of the device for storing a gas under high pressure is comparatively low, since only one, for example, connected to a trigger for an airbag explosive charge must be installed in the thermal fuse.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Entleeren einer derartigen Vorrichtung sieht es nun vor, dass das aktive Sicherheitssystem des Fahrzeugs das Entleerungssignal auslöst, wenn zumindest einer der nachfolgenden Fälle auftritt. In einem solchen Fall wird dann über das Entleerungssignal die wenigstens eine Sprengladung gezündet.The inventive method for emptying such a device, it now provides that the active safety system of the vehicle triggers the emptying signal when at least one of the following cases occurs. In such a case, the at least one explosive charge is then ignited via the emptying signal.

Als typischen Auslöser für das Entleerungssignal können beispielsweise Crashsensoren des Sicherheitssystems herangezogen werden. Wenn diese Crashsensoren ansprechen, kann vergleichbar der Auslösung eines Airbags die Auslösung des Entleerungssignals bewirkt werden. Vergleichbar wie beim Einsatz eines Airbags können dabei unterschiedliche Situationen und/oder Aufprallgeschwindigkeiten mit ausgewertet werden, sodass bei leichten Auffahrunfällen keine Auslösung des Entleerungssignals erfolgt.As a typical trigger for the emptying signal, for example, crash sensors of the security system can be used. If these crash sensors respond, the triggering of the discharge signal can be effected in a similar manner to the triggering of an airbag. Similar to the use of an airbag different situations and / or impact speeds can be evaluated, so that in light collision accidents no triggering of the discharge signal takes place.

Alternativ oder ergänzend kann die Auslösung des Entleerungssignals auch durch einen Temperatursensor im Bereich des Speicherbehälters erfolgen, sobald dieser eine Temperatur oberhalb einer vorgegebenen Grenztemperatur erfasst. Damit kann eine bisher in der Art einer thermischen Sicherung eingesetzte Temperatursicherung, welche einen starken Druckanstieg aufgrund einer Erwärmung durch Brand oder dergleichen verhindert, durch das erfindungsgemäße Verfahren mit abgefedert werden. Auf eine derartige thermische Sicherung kann dann gegebenenfalls verzichtet werden oder diese kann als redundantes System vorhanden sein.Alternatively or additionally, the triggering of the emptying signal can also be effected by a temperature sensor in the region of the storage container as soon as it detects a temperature above a predetermined limit temperature. Thus, a temperature fuse previously used in the manner of a thermal fuse, which prevents a strong pressure increase due to heating by fire or the like, are cushioned by the inventive method with. On such a thermal fuse can then be optionally waived or this can be present as a redundant system.

Dasselbe gilt für einen Drucksensor. Auch hier ist es möglich, über einen im Bereich des Speicherbehälters oder insbesondere im Speicherbehälter angeordneten Drucksensor den Druck im Speicherbehälter zu überwachen. Sobald dieser Sensor einen Wert erfasst, welcher oberhalb eines vorgegebenen Grenzdrucks liegt, kann das Entleerungssignal ausgelöst werden, um ein Bersten des Speicherbehälters aufgrund eines zu starken Druckanstiegs zu verhindern.The same applies to a pressure sensor. Here too it is possible to monitor the pressure in the storage container via a pressure sensor arranged in the region of the storage container or in particular in the storage container. Once this sensor detects a value which is above a predetermined limit pressure, the discharge signal can be triggered to prevent bursting of the storage container due to excessive pressure increase.

Außerdem wäre es natürlich auch denkbar, dass das aktive Sicherheitssystem des Fahrzeugs ein zur Auslösung des Entleerungssignals vorgegebenes Funksignal empfängt. Auf diese Art kann beispielsweise durch Rettungskräfte, Polizei und Feuerwehr beim Erreichen eines Unfalls mit einem Fahrzeug mit einem derartigen Speicherbehälter durch ein entsprechendes Signal, welches aktiv durch die Sicherheitskräfte ausgelöst wird, erreicht werden, dass das Entleerungssignal ausgelöst und die Sprengladung gezündet wird, um beispielsweise Sicherheitspersonal beim Bergen von verletzten Personen aus dem Fahrzeug vor einem eventuell berstenden Speicherbehälter zu schützen. In addition, it would of course also conceivable that the active safety system of the vehicle receives a predetermined signal for triggering the emptying signal radio signal. In this way, for example, by rescue workers, police and fire department when reaching an accident with a vehicle with such a storage container by a corresponding signal which is actively triggered by the security forces, be achieved that the emptying signal is triggered and the explosive charge is ignited, for example To protect security personnel from the eventual bursting of a storage container when recovering injured persons from the vehicle.

Die Verarbeitung dieser Signale in dem aktiven Sicherheitssystem des Fahrzeugs kann dabei in der bisher bekannten und üblichen Art der Signalverarbeitung erfolgen. So können beispielsweise einzelne Signale nur dann ausgewertet werden, wenn andere Signale bereits einen bestimmten Level erreicht haben, beispielsweise das Druck- und Temperatur nur im Falle eines bereits erfolgten Crashs zur Auslösung eines Entleerungssignals genutzt werden. Ergänzend oder alternativ hierzu können die Signale auch alle einzeln oder nur einzelne der Signale für das erfindungsgemäße Verfahren genutzt werden.The processing of these signals in the active safety system of the vehicle can be carried out in the previously known and conventional type of signal processing. Thus, for example, individual signals can only be evaluated if other signals have already reached a certain level, for example, the pressure and temperature are used only in the event of an already made crash to trigger a discharge signal. Additionally or alternatively, the signals can also be used individually or only individually of the signals for the method according to the invention.

Die bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt nun in einem im Wasserstoff betriebenen Fahrzeug, wobei der Wasserstoff das in dem Speicherbehälter unter hohem Druck gespeicherte Gas ist. Bei diesem Aufbau eines Wasserstofffahrzeugs, beispielsweise mit einem Wasserstoffverbrennungsmotor oder einem Brennstoffzellensystem zur Bereitstellung von elektrischer Antriebsleistung für das Fahrzeug, ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders sinnvoll. Aufgrund der vergleichsweise geringen Energiedichte im Wasserstoff wird dieser, anders als beispielsweise Erdgas oder dergleichen, unter sehr hohen Drücken, im Allgemeinen deutlich mehr als 300 bar, gespeichert, sodass von ihm eine besonders hohe Gefahr bei einem eventuellen Bersten des Speicherbehälters ausgeht. Daher spielt das hier beschriebene Verfahren und die eingangs beschriebene Vorrichtung zur Absicherung von Fahrzeugen mit derartigen Wasserstoffspeichern eine besonders wichtige Rolle.The preferred use of the device according to the invention and / or of the method according to the invention is now in a hydrogen-powered vehicle, wherein the hydrogen is the gas stored in the storage container under high pressure. In this construction of a hydrogen vehicle, for example with a hydrogen combustion engine or a fuel cell system for providing electrical drive power for the vehicle, the use of the device according to the invention and the method according to the invention is particularly useful. Due to the comparatively low energy density in hydrogen, unlike, for example, natural gas or the like, it is stored under very high pressures, generally well above 300 bar, so that it poses a particularly high risk in the event of a bursting of the storage container. Therefore, the method described here and the device described above for securing vehicles with such hydrogen storage plays a particularly important role.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie der Verwendung ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele deutlich. Diese werden unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.Further advantageous embodiments of the device according to the invention and the use will become apparent from the remaining dependent claims and will be apparent from the embodiments described below. These will be explained in more detail with reference to the figures.

Dabei zeigen:Showing:

1 ein stark schematisiert angedeutetes Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem; 1 a highly schematically indicated vehicle with a fuel cell system;

2 ein Brennstoffzellensystem in einer ersten möglichen Ausführungsform; 2 a fuel cell system in a first possible embodiment;

3 eine Vorrichtung zum Speichern von unter Druck stehendem Wasserstoff in einem a) geschlossenen und b) geöffneten Zustand; 3 a device for storing pressurized hydrogen in a) closed and b) open state;

4 eine alternative Ausführungsform einer Vorrichtung zum Speichern von unter Druck stehendem Wasserstoff in einem a) geschlossenen und b) geöffneten Zustand; und 4 an alternative embodiment of a device for storing pressurized hydrogen in a) closed and b) open state; and

5 eine weitere alternative Ausführungsform einer Vorrichtung zum Speichern von unter Druck stehendem Wasserstoff in einem a) geschlossenen, b) ersten geöffneten und c) zweiten geöffneten Zustand. 5 a further alternative embodiment of a device for storing pressurized hydrogen in a) closed, b) first opened and c) second opened state.

In 1 ist sehr stark schematisiert ein Fahrzeug 1 dargestellt, welches über einen elektrischen Antriebsmotor 2, welcher zwei hier angedeutete Räder 3 antreibt, bewegt werden kann. Das Fahrzeug 1 verfügt über ein Brennstoffzellensystem 4, welches die elektrische Antriebsenergie für den Motor 2 und damit letztlich zum Antrieb des Fahrzeugs 1 zur Verfügung stellt. Dies ist in der Darstellung der 1 über elektrische Leitungen angedeutet, welche das Brennstoffzellensystem 4 und den Antriebsmotor 2 über eine Elektronikeinheit 5 miteinander verbinden. Wie durch die beiden gestrichelten Pfeile angedeutet, steht die Elektronikeinheit 5 außerdem in Korrespondenz mit dem Brennstoffzellensystem 4, um beispielsweise Werte von Sensoren in dem Brennstoffzellensystem 4, welche dieses hinsichtlich Druck, Temperatur und Ähnlichem überwachen, abfragen zu können. Die Elektronikeinheit 5 steht außerdem in korrespondierender Verbindung mit einem Fahrzeugsteuergerät 6, welches in an sich bekannter Art und Weise zur Steuerung des Fahrzeugs vorgesehen ist. Auch dieses Fahrzeugsteuergerät 6 steht über hier nicht dargestellte Sensoren und Aktuatoren mit dem Fahrzeug 1 in Verbindung und kann beispielsweise Beschleunigungswerte, eine Fahrpedalstellung als Referenz für die vom Fahrer gewünschte Leistungsanforderung und dergleichen auswerten.In 1 is very heavily schematized a vehicle 1 represented, which via an electric drive motor 2 , which two wheels indicated here 3 drives, can be moved. The vehicle 1 has a fuel cell system 4 which is the electrical drive power for the engine 2 and ultimately to drive the vehicle 1 provides. This is in the presentation of 1 indicated by electrical lines, which the fuel cell system 4 and the drive motor 2 via an electronics unit 5 connect with each other. As indicated by the two dashed arrows, the electronics unit stands 5 also in correspondence with the fuel cell system 4 For example, values of sensors in the fuel cell system 4 , which monitor this in terms of pressure, temperature and the like to be able to interrogate. The electronics unit 5 is also in correspondence with a vehicle control unit 6 , which is provided in a conventional manner for controlling the vehicle. Also this vehicle control unit 6 is about not shown here sensors and actuators with the vehicle 1 in conjunction and can, for example, evaluate acceleration values, an accelerator pedal position as a reference for the driver's desired power demand and the like.

In der Darstellung der 1 ist im Bereich des Fahrzeugsteuergeräts 6 außerdem ein aktives Sicherheitssystem 60 beziehungsweise ein Steuergerät hierzu prinzipmäßig dargestellt. Dieses aktive Sicherheitssystem 60 ist über strichpunktierte Leitungen mit einer Mehrzahl von Sensoren 61 verbunden. Diese Sensoren, welche sowohl im Bereich des Fahrzeugs 1 als auch im Bereich des Brennstoffzellensystems 4 angeordnet sein können, liefern dem aktiven Sicherheitssystem entsprechende Werte über Beschleunigungen und Verzögerungen, Temperaturen, Drücke und dergleichen. Sie dienen in an sich bekannter Art und Weise dazu, über das aktive Sicherheitssystem 60 Airbags, Gurtstraffer oder dergleichen in dem Fahrzeug 1 auszulösen. Außerdem ist mit dem aktiven Sicherheitssystem 60 ein Funkempfänger 62 verbunden, auf dessen Funktionalität später noch näher eingegangen werden wird.In the presentation of the 1 is in the range of the vehicle control unit 6 also an active security system 60 or a control unit for this purpose represented in principle. This active security system 60 is over dotted lines with a plurality of sensors 61 connected. These sensors, which are both in the range of the vehicle 1 as well as in the area of the fuel cell system 4 provide the active safety system with appropriate values about accelerations and decelerations, Temperatures, pressures and the like. They serve in a manner known per se, via the active security system 60 Airbags, belt tensioners or the like in the vehicle 1 trigger. Besides that, with the active security system 60 a radio receiver 62 whose functionality will be discussed in more detail later.

In der Darstellung der 2 ist nun ein beispielhaftes Brennstoffzellensystem 4 detaillierter dargestellt. Den Kern des Brennstoffzellensystems 4 bildet dabei eine Brennstoffzelle 7, welche hier als Stapel von PEM-Brennstoffzellen aufgebaut sein soll. Entsprechend dieser Bauweise weist die Brennstoffzelle 7 einen Kathodenraum 8 sowie einen Anodenraum 9 auf, welche durch die protonenleitenden Membranen 10 voneinander getrennt sind. Dem Kathodenraum 8 wird von einer Luftfördereinrichtung 11, welche als volumetrischer Verdichter, beispielsweise als Schrauben- oder Rootsverdichter oder als Strömungsverdichter ausgebildet sein kann, über eine Zuluftleitung 12 ein Luftmassenstrom zur Verfügung gestellt. Der in diesem Luftmassenstrom enthaltene Sauerstoff reagiert nun zumindest teilweise im Bereich der Brennstoffzelle 7 mit einem dem Anodenraum 9 der Brennstoffzelle 7 zugeführten Brenngasstrom. Dieser Brenngasstrom soll in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein Wasserstoffstrom sein. Dieser wird dem Anodenraum 9 der Brennstoffzelle 7 aus einem Speicherbehälter 13 über eine Ventileinrichtung 14 auf einem steuerbar vorgegebenen Druckniveau zur Verfügung gestellt. Der Speicherbehälter 13 ist dabei insbesondere als Hochdruckspeicher ausgebildet, in welcher der Wasserstoff unter einem sehr hohen Druck, beispielsweise 350 oder 700 bar, gespeichert ist.In the presentation of the 2 is now an exemplary fuel cell system 4 shown in more detail. The core of the fuel cell system 4 forms a fuel cell 7 , which should be constructed here as a stack of PEM fuel cells. According to this design, the fuel cell 7 a cathode compartment 8th and an anode compartment 9 on, which by the proton-conducting membranes 10 are separated from each other. The cathode compartment 8th is from an air conveyor 11 , which may be formed as a volumetric compressor, for example as a screw or Roots compressor or as a flow compressor, via an air supply line 12 provided an air mass flow. The oxygen contained in this air mass flow now at least partially reacts in the region of the fuel cell 7 with an anode compartment 9 the fuel cell 7 supplied fuel gas stream. This fuel gas stream should be a hydrogen stream in the embodiment shown here. This becomes the anode compartment 9 the fuel cell 7 from a storage tank 13 via a valve device 14 provided on a controllable predetermined pressure level. The storage tank 13 is in particular designed as a high-pressure accumulator, in which the hydrogen is stored under a very high pressure, for example 350 or 700 bar.

Im Bereich der Brennstoffzelle 7 reagiert nun der Sauerstoff in dem Luftmassenstrom und der Wasserstoff miteinander, wobei die elektrische Leistung erzeugt wird, welche dann über die in 1 dargestellte Elektronikeinheit 5 weiter genutzt wird. Außerdem entsteht im Bereich der Brennstoffzelle 7, und hier insbesondere im Bereich des Kathodenraums 8 der Brennstoffzelle 7, Produktwasser, welches mit einem Abgasstrom über eine Abgasleitung 15 aus dem Kathodenraum 8 abgeführt wird.In the field of fuel cell 7 Now the oxygen in the air mass flow and the hydrogen react with each other, whereby the electrical power is generated, which then exceeds the in 1 illustrated electronic unit 5 continues to be used. In addition, arises in the field of fuel cell 7 , and in particular in the area of the cathode compartment 8th the fuel cell 7 , Product water, which with an exhaust gas flow through an exhaust pipe 15 from the cathode compartment 8th is dissipated.

Im Anodenraum 9 der Brennstoffzelle 7 wird der Wasserstoff typischerweise nicht vollständig umgesetzt, da alleine schon um sämtliche Bereiche der Anode gleichmäßig mit Wasserstoff zu versorgen, ein entsprechender Überschuss an Wasserstoff über die Ventileinrichtung 14 in den Anodenraum 9 dosiert wird. Der unverbrauchte Wasserstoff wird in dem hier dargestellten beispielhaften Aufbau über eine Rezirkulationsleitung 16 sowie eine Rezirkulationsfördereinrichtung 17 zurückgeführt und gelangt mit frischem aus der Speichereinrichtung 13 stammendem Wasserstoff zurück in den Anodenraum 9. Die Rezirkulationsfördereinrichtung 17 soll in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Wasserstoffzirkulationsgebläse 17 ausgebildet sein, welches elektromotorisch angetrieben wird.In the anode room 9 the fuel cell 7 Typically, the hydrogen is not fully reacted, since even alone to supply all areas of the anode uniformly with hydrogen, a corresponding excess of hydrogen through the valve device 14 in the anode compartment 9 is dosed. The unused hydrogen is in the exemplary structure shown here via a recirculation line 16 and a recirculation conveyor 17 returned and passes with fresh from the storage device 13 originating hydrogen back into the anode compartment 9 , The recirculation conveyor 17 is intended in the embodiment shown here as a hydrogen circulation fan 17 be formed, which is driven by an electric motor.

Mit der Zeit reichert sich im Bereich dieser Anodenrezirkulation nun Inertgas an, welches durch die Membranen 10 hindurch aus dem Bereich des Kathodenraums 8 in den Anodenraum 9 diffundiert ist. Außerdem entsteht ein Teil des Produktwassers im Anodenraum 9. Um dieses Wasser und das Inertgas von Zeit zu Zeit aus der Anodenrezirkulation ablassen zu können, ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel des Brennstoffzellensystems 4 ein Ventil 18 vorgesehen, über welches diskontinuierlich von Zeit zu Zeit Wasser und/oder Gas aus dem Bereich der Anodenrezirkulation abgelassen werden kann. Anstelle des hier dargestellten einen Ventils 18, welches als kombiniertes Ventil für den sogenannten Drain (das Ablassen von Wasser) und den Purge (das Ablassen von Gas) genutzt wird, wären selbstverständlich auch zwei Ventile denkbar, welche einerseits für das Ablassen von Wasser und andererseits für das Ablassen von Gas vorgesehen sind. In bevorzugter Variante können diese beiden Funktionalitäten jedoch in dem Ventil 18 vereinigt sein, welches hierfür in bevorzugter Art und Weise in einem Wasserabscheider, welcher hier nicht dargestellt ist, angeordnet wird. Das über das Ventil 18 abgelassene Wasser und/oder Gas gelangt dann in den Bereich der Zuluftleitung 12, um zusammen mit der über die Luftfördereinrichtung 11 geförderten Zuluft in den Kathodenraum 8 zu gelangen. Im Kathodenraum 8 wird in dem über das Ventil 18 ausgetragenen Gas eventuell verbliebener Restwasserstoff an den dortigen Elektrokatalysatoren mit dem Sauerstoff der Luft umgesetzt, sodass keine Wasserstoffemissionen aus dem Brennstoffzellensystem 4 heraus auftreten. Das eingetragene Wasser wird in der trockenen und nach der Luftfördereinrichtung 11 heißen Zuluft entsprechend verdampft und befeuchtet diese. Überschüssiges Wasser wird zusammen mit dem Produktwasser über die Abgasleitung 15 ausgetragen.Over time, inert gas accumulates in the area of this anode recirculation, which passes through the membranes 10 through out of the region of the cathode space 8th in the anode compartment 9 is diffused. In addition, a part of the product water is formed in the anode compartment 9 , In order to discharge this water and the inert gas from time to time from the anode recirculation is in the embodiment of the fuel cell system shown here 4 a valve 18 provided over which intermittently from time to time water and / or gas can be discharged from the field of anode recirculation. Instead of the one valve shown here 18 Which is used as a combined valve for the so-called drain (the discharge of water) and the purge (the discharge of gas), of course, two valves would be conceivable, which are provided on the one hand for the discharge of water and on the other hand for the discharge of gas , In a preferred variant, however, these two functionalities can be in the valve 18 be united, which is arranged for this purpose in a preferred manner in a water separator, which is not shown here. That over the valve 18 Drained water and / or gas then enters the area of the supply air line 12 to get along with the via the air conveyor 11 subsidized supply air into the cathode compartment 8th to get. In the cathode compartment 8th is in the over the valve 18 discharged gas possibly residual hydrogen at the local electrocatalysts with the oxygen of the air implemented so that no hydrogen emissions from the fuel cell system 4 to occur out. The registered water is in the dry and after the air conveyor 11 hot supply air evaporates and moisturizes accordingly. Excess water is mixed with the product water through the exhaust pipe 15 discharged.

In der Darstellung der 2 ist außerdem ein optionaler Befeuchter 19 zu erkennen. In einem solchen Befeuchter 19 können beispielsweise für Wasserdampf durchlässige, für Luft und Abgas jedoch undurchlässige Membranen angeordnet sein. Auf der einen Seite der Membranen strömt nun der Luftmassenstrom in der Zuluftleitung 12, während auf der anderen Seite der Membranen der feuchte mit dem Produktwasser beladene Abgasstrom in der Abgasleitung 15 strömt. Dadurch kommt es zu einem Feuchtigkeitsausgleich zwischen den einzelnen Masseströmen, sodass die nach der Luftfördereinrichtung 11 typischerweise heiße und trockene Zuluft durch das in dem Abgasstrom vorhandene Produktwasser befeuchtet wird. Die so abgekühlte und befeuchtete Zuluft ist für die Membranen 10 weitaus besser verträglich, als eine nicht befeuchtete Luft. Je nach Einsatz von Membranenmaterial und Temperaturniveau kann auf den hier optional dargestellten Befeuchter 19 jedoch auch verzichtet werden.In the presentation of the 2 is also an optional humidifier 19 to recognize. In such a humidifier 19 may for example be arranged for water vapor permeable, but impermeable to air and exhaust gas membranes. On one side of the membranes now flows the air mass flow in the supply air line 12 , while on the other side of the membranes of the humid exhaust gas flow laden with the product water in the exhaust pipe 15 flows. This results in a moisture balance between the individual mass flows, so that after the air conveyor 11 typically hot and dry supply air is humidified by the present in the exhaust gas product water. The so cooled and humidified supply air is for the membranes 10 far better tolerable, as a non-humidified air. Depending on the use of membrane material and temperature level, the optional humidifier shown here can be used 19 but also be waived.

Wird das Fahrzeug 1 während der Fahrt nun in einen Unfall verwickelt, so werden ab einer bestimmten Schwere des Unfalls in an sich bekannter Art und Weise über das aktive Sicherheitssystem 60 des Fahrzeugs und die Auswertung der Daten von den Sensoren 61.1 bis 61.3 entsprechende Sicherheitsmaßnahmen ausgelöst, beispielsweise Airbags und/oder Gurtstraffer aktiviert. Da in dem Speicherbehälter 13 nun Wasserstoff unter einem sehr hohen Druck, beispielsweise unter einem Druck von 700 bar vorliegt und da ein derartiger Speicherbehälter 13 häufig im Heckbereich des Fahrzeugs beispielsweise unterhalb eines Kofferraums oder dergleichen angeordnet ist, kann dieser Bereich durch den Unfall beziehungsweise den Crash des Fahrzeugs 1 mit betroffen sein. Dadurch, dass der Speicherbehälter 13 bei dem Unfall deformiert oder beschädigt werden kann, ohne dass Wasserstoff austritt, geht von dieser latenten Beschädigung eine erhebliche Gefahr aus, wenn der Behälter unsachgemäß Weiterbetrieben wird. So kann es beispielsweise zu einem Zerbersten des Speicherbehälters 13 bei der nächsten Betankung führen. Ein solches unkontrolliertes Zerbersten könnte durch herumfliegende Teile Insassen des Fahrzeugs 1 und/oder umstehende Personen erheblich gefährden.Will the vehicle 1 While the car is now involved in an accident, the active safety system is activated in a manner known per se as of a certain severity of the accident 60 of the vehicle and the evaluation of the data from the sensors 61.1 to 61.3 appropriate security measures triggered, for example, activated airbags and / or belt tensioners. Because in the storage tank 13 now hydrogen under a very high pressure, for example under a pressure of 700 bar and there is such a storage container 13 is often located in the rear of the vehicle, for example, below a trunk or the like, this area can by the accident or the crash of the vehicle 1 to be concerned with. By doing that, the storage tank 13 If the accident can be deformed or damaged without hydrogen leakage, this latent damage poses a significant risk if the container is improperly continued. So it may, for example, to a bursting of the storage container 13 at the next refueling lead. Such uncontrolled rupture could be caused by flying parts of occupants of the vehicle 1 and / or substantially endanger bystanders.

Um ein solches Szenario mit einer Gefährdung durch den Speicherbehälter 13 mit dem Wasserstoff unter hohem Druck zu vermeiden, ist im Bereich des Speicherbehälters 13 eine Einrichtung zum Entleeren desselben vorgesehen. In der Darstellung der 3 ist eine solche Einrichtung an einem Ausführungsbeispiel des Speicherbehälters 13 beispielhaft dargestellt Die 3a zeigt dabei den Speicherbehälter 13 in seinem geschlossenen Aufbau, wie er üblicherweise eingesetzt wird. Der Speicherbehälter 13 besteht im Wesentlichen aus einem hier zylindrischen rohrförmigen Grundkörper 13.1 sowie zwei im Wesentlichen gewölbten Domen 13.2, welche diesen rohrförmigen Grundkörper 13.1 an seinen beiden Enden verschließen. Der Aufbau des Speicherbehälters 13 besteht, insbesondere beim Einsatz für Wasserstoff, typischerweise aus einem Verbundmaterial, sodass metallische Schichten und Schichten aus Faserverbundwerkstoff zu dem Speicherbehälter 13 zusammengefügt sind. Der Speicherbehälter 13 weist typischerweise im Bereich wenigstens eines der Dome 13.2 dabei entsprechende Anschlusselemente 20 auf. Die Darstellung des Speicherbehälters 13 gemäß 3 weist beispielhaft ein derartiges Anschlusselement 20 im Bereich eines seiner Dome 13.2 auf. Dieses Anschlusselement 20 ist über ein Leitungselement mit der Ventileinrichtung 14 verbunden und dient der Wasserstoffversorgung der Brennstoffzelle 7. Im Bereich des anderen Doms 13.2 ist strichpunktiert eine Sollbruchstelle 21 zu erkennen. Im Bereich dieser Sollbruchstelle 21 zwischen dem Dom 13.2 und dem Grundkörper 13.1 des Speicherbehälters 13 ist außerdem eine Sprengladung 22 in Form einer Sprengschnur angeordnet. Diese Sprengschnur ist, wie es über den gestrichelten Pfeil dargestellt ist, mit dem aktiven Sicherheitssystem 60 des Fahrzeugs 1 verbunden. Kommt es nun, wie oben bereits erwähnt, zu einem Unfall beziehungsweise Crash des Fahrzeugs 1, bei welchem das aktive Sicherheitssystem 60 beispielsweise die Airbags auslöst, dann kann über das aktive Sicherheitssystem 60 auch ein Entleerungssignal für den Speicherbehälter 13 bereitgestellt werden. Ein solches Entleerungssignal wird dann direkt oder mittelbar zum Ansteuern der Sprengschnur 22 genutzt. Mit Zünden der Sprengschnur kommt es zu einem Bruch entlang der Sollbruchstelle 21, sodass, wie in der Detaildarstellung der 3b dargestellt, der Dom 13.2 entlang der Sollbruchstelle von dem Grundkörper 13 abbricht. Damit entsteht eine vergleichsweise große Entleerungsöffnung, welche durch das Zünden der Sprengschnur 22 freigegeben wird. Der in dem Speicherbehälter 13 verbleibende Wasserstoff kann durch diese Entleerungsöffnung, wie durch die Pfeile angedeutet, sehr schnell entweichen. Dadurch ist die Gefahr, welche von einer latenten Beschädigung des Speicherbehälters 13 ausgehen könnte, nicht mehr gegeben. Der austretende Wasserstoff entweicht dabei, da er extrem leicht ist, typischerweise nach oben und kann in dem Fahrzeug 1 gegebenenfalls durch entsprechende Leitungselemente oder Hohlräume gezielt nach außerhalb des Fahrzeugs geleitet werden. Kommt es zu einer Entzündung des Wasserstoffs, so wird dieser im Allgemeinen nicht explodieren, da kein Wasserstoff-/Sauerstoffverhältnis von 2:1 vorliegt, sondern lediglich verbrennen. Aufgrund der Tatsache, dass der Wasserstoff extrem leicht ist, wird es allenfalls zu einer Stichflamme senkrecht nach oben kommen. Sofern der Unfall außerhalb von Gebäuden, Parkgaragen oder dergleichen erfolgt, ist eine solche sehr schnell nach oben abbrennende Stichflamme im Allgemeinen für das Fahrzeug, die Insassen und eventuell zu Hilfe eilendes Personal unkritisch.To such a scenario with a threat from the storage tank 13 to avoid using the hydrogen under high pressure is in the area of the storage tank 13 a device for emptying the same provided. In the presentation of the 3 is such a device on an embodiment of the storage container 13 exemplified The 3a shows the storage tank 13 in its closed structure, as it is commonly used. The storage tank 13 consists essentially of a here cylindrical tubular body 13.1 and two domed domes 13.2 , which this tubular body 13.1 close at both ends. The structure of the storage tank 13 In particular, when used for hydrogen, typically consists of a composite material, such that metallic layers and layers of fiber composite material to the storage container 13 are joined together. The storage tank 13 typically in the region of at least one of the domes 13.2 while corresponding connection elements 20 on. The representation of the storage container 13 according to 3 exemplifies such a connection element 20 in the area of one of his dome 13.2 on. This connection element 20 is via a line element with the valve device 14 connected and serves the hydrogen supply of the fuel cell 7 , In the area of the other cathedral 13.2 dash-dotted is a breaking point 21 to recognize. In the area of this predetermined breaking point 21 between the cathedral 13.2 and the body 13.1 of the storage container 13 is also an explosive charge 22 arranged in the form of a detonating cord. This detonating cord is, as shown by the dashed arrow, with the active safety system 60 of the vehicle 1 connected. Is it now, as already mentioned above, an accident or crash of the vehicle 1 in which the active security system 60 For example, the airbags triggers, then can through the active safety system 60 also a discharge signal for the storage container 13 to be provided. Such a discharge signal is then directly or indirectly for driving the detonating cord 22 used. Igniting the detonating cord causes a break along the predetermined breaking point 21 , so, as in the detailed representation of the 3b represented, the dome 13.2 along the predetermined breaking point of the main body 13 aborts. This creates a comparatively large discharge opening, which by igniting the detonating cord 22 is released. The one in the storage container 13 remaining hydrogen can escape very quickly through this discharge opening, as indicated by the arrows. As a result, the risk of which is a latent damage to the storage container 13 could no longer exist. The escaping hydrogen escapes because it is extremely light, typically upwards and can in the vehicle 1 optionally be directed by appropriate line elements or cavities targeted to the outside of the vehicle. If there is an ignition of the hydrogen, it will generally not explode, since there is no hydrogen / oxygen ratio of 2: 1, but only burn. Due to the fact that the hydrogen is extremely light, it will at best come to a jet of flame vertically upwards. If the accident takes place outside of buildings, parking garages or the like, such a jet flame burning up very quickly is generally not critical for the vehicle, the occupants and any personnel rushing to the aid.

In der Darstellung der 4 ist nun eine alternative Ausführungsform des Speicherbehälters 13 beziehungsweise eines Ausschnitts desselben zu erkennen. In der 4a ist wiederum ein Teil des Grundkörpers 13.1 des Speicherbehälters 13 mit seinem einen Dom 13.2 dargestellt. Im Bereich des Doms 13.2 ist ein weiteres Anschlusselement 20 zusätzlich zu dem Anschlusselement 13 zur Verbindung des Speicherbehälters 13 mit der Brennstoffzelle 7 angeordnet. Dieses Anschlusselement 20 ist dabei so ausgelegt, dass im Bereich des Anschlusselements 20 ein Verschlusselement 23 angeordnet ist, welches den Speicherbehälter 13 dicht verschließt.In the presentation of the 4 is now an alternative embodiment of the storage container 13 or a section thereof to recognize. In the 4a is in turn a part of the body 13.1 of the storage container 13 with his one dome 13.2 shown. In the area of the cathedral 13.2 is another connection element 20 in addition to the connection element 13 for connecting the storage container 13 with the fuel cell 7 arranged. This connection element 20 is designed so that in the area of the connecting element 20 a closure element 23 is arranged, which is the storage container 13 tightly closes.

Außerdem befindet sich im Bereich des Anschlusselements 20 wiederum eine Sprengladung 22, beispielsweise ebenfalls in Form einer Sprengschnur, welche dieses Verschlusselement 23 umgibt. Kommt es nun zu einem Auslösen des Entleerungssignals durch die Elektronik des aktiven Sicherheitssystems 60, so wird auch in diesem Fall die Sprengladung 22 gezündet und das Verschlusselement wird aus dem Bereich des Anschlusselements 20 gesprengt. Der Speicherbehälter 13 erhält dann eine Öffnung, durch welche der unter hohem Druck stehende Wasserstoff abströmen kann, wie es durch die Pfeile angedeutet ist. Durch die definierte Öffnung im Bereich des Anschlusselements 20 kann hier eine Ableitung des Wasserstoffs nach außerhalb des Fahrzeugs 1 vergleichsweise leicht vorgenommen werden. In der Darstellung der 4b ist derselbe Aufbau nochmals mit abgesprengtem Verschlusselement 23 zu erkennen. Durch die immer noch große, aber gegenüber dem Öffnen des Speicherbehälters 13 entlang einer Sollbruchstelle 21 etwas kleinere Öffnung wird das Entleeren des Speicherbehälters 13 länger dauern, was je nach Anwendungsfall abzuwägen ist. It is also located in the area of the connection element 20 again an explosive charge 22 , For example, also in the form of a detonating cord, which this closure element 23 surrounds. If it now comes to a triggering of the discharge signal through the electronics of the active safety system 60 , so in this case is the explosive charge 22 ignited and the closure element is out of the region of the connection element 20 blown up. The storage tank 13 then receives an opening through which the high-pressure hydrogen can flow out, as indicated by the arrows. Through the defined opening in the area of the connecting element 20 here can be a derivative of hydrogen to outside the vehicle 1 be made comparatively easily. In the presentation of the 4b is the same structure again with blasted closure element 23 to recognize. By the still big, but opposite the opening of the storage container 13 along a predetermined breaking point 21 slightly smaller opening will drain the storage tank 13 take longer, which is to be weighed depending on the application.

Die in den 3 und 4 dargestellten Aufbauten des Speicherelements 13 mit einer Sprengladung 22, welche durch ein Entleerungssignal von der Steuerung des aktiven Sicherheitssystems 60 des Fahrzeugs gezündet werden kann, lässt sich so in Kombination mit den bereits beschriebenen typischen Crashsensoren, welche in der 1 mit 61.1 bis 61.3 bezeichnet sind, verwenden. Dabei kann ähnlich wie beim Auslösen eines Airbags anhand der Sensorwerte klassifiziert werden, wie schwer der Unfall ist, sodass nicht bereits bei leichten Auffahrunfällen eine Zündung der Sprengladung 22 zur Entleerung des Wasserstofftanks erfolgt. Ergänzend oder zusätzlich zu diesen typischen Crashsensoren können weitere Sensoren vorhanden sein, welche in der Darstellung der 1 im Bereich des Brennstoffzellensystems 4 angeordnet sind und mit 61.4 und 61.5 bezeichnet wurden. Diese Sensoren 61.4 und 61.5 können dabei insbesondere im Bereich des Speicherbehälters 13 angeordnet sein. So kann beispielsweise der Sensor 61.4 als Temperatursensor im Bereich des Speicherbehälters ausgebildet sein. Wenn die Temperatur im Bereich des Speicherbehälters über einen zulässigen Grenzwert ansteigt, beispielsweise im Fall eines Brandes oder dergleichen, dann kann auch über diesen Sensor alternativ oder ergänzend zu den Crashsensoren 61.1 bis 61.3 ein Entleerungssignal aktiviert werden, was zu einer Auslösung der Sprengladung 22 und damit zu einem Entleeren des Speicherbehälters 13 führt. Der in der Darstellung der 1 mit 61.5 bezeichnete Sensor soll einen Drucksensor darstellen. Auch ein solcher kann optional im Bereich des – oder insbesondere – im Speicherbehälter 13 vorhanden sein. Ein solcher Drucksensor 61.5 kann den Druck im Speicherbehälter erfassen. Kommt es beispielsweise zu einem Brand oder dergleichen, so wird der Druck im Inneren des Speicherbehälters 13 über einen vorgegebenen Grenzwert ansteigen. Wenn ein solcher oberhalb des Grenzwerts liegender Wert von dem Drucksensor 61.5 erfasst wird, dann kann über das aktive Sicherheitssystem 60 ebenfalls die direkte oder mittelbare Zündung der Sprengladung 22 ausgelöst werden.The in the 3 and 4 illustrated structures of the memory element 13 with an explosive charge 22 which is indicated by an emptying signal from the control of the active safety system 60 the vehicle can be ignited, can be so in combination with the already described typical crash sensors, which in the 1 With 61.1 to 61.3 are used. It can be classified similarly to the triggering of an airbag based on the sensor values, how heavy the accident is, so not already in light rear-end collisions an ignition of the explosive charge 22 takes place for emptying the hydrogen tank. In addition to or in addition to these typical crash sensors, additional sensors may be present, which in the representation of 1 in the area of the fuel cell system 4 are arranged and with 61.4 and 61.5 were designated. These sensors 61.4 and 61.5 can in particular in the area of the storage container 13 be arranged. For example, the sensor 61.4 be designed as a temperature sensor in the region of the storage container. If the temperature in the region of the storage container rises above a permissible limit value, for example in the case of a fire or the like, then this sensor can also be used as an alternative or in addition to the crash sensors 61.1 to 61.3 a discharge signal can be activated, resulting in a release of the explosive charge 22 and thus to emptying the storage container 13 leads. The in the representation of the 1 With 61.5 designated sensor to represent a pressure sensor. Such a can also optionally in the area of - or in particular - in the storage container 13 to be available. Such a pressure sensor 61.5 can detect the pressure in the storage tank. If, for example, a fire or the like occurs, the pressure inside the storage container becomes 13 rise above a predetermined limit. If such a value above the limit value of the pressure sensor 61.5 is detected, then can through the active security system 60 also the direct or indirect ignition of the explosive charge 22 to be triggered.

In der Darstellung der 5 ist nun eine weitere alternative Ausführungsform des Speicherbehälters 13 beziehungsweise eines Ausschnitts des Speicherbehälters 13 zu erkennen. Auch hier befindet sich ein Anschlusselement im Bereich des Doms 13.2. In dem Anschlusselement 20 ist dabei eine prinzipmäßig dargestellte thermische Sicherung 24 angeordnet, welche auch als PRD bekannt ist. Die Funktionalität der thermischen Sicherung 24 ist dabei die, dass beim Ansteigen einer Temperatur im Bereich der thermischen Sicherung 24 zumindest ein Teil der thermischen Sicherung 24, welche beispielsweise als Schmelzsicherungsschraube ausgebildet sein kann, sich unter Einwirkung der hohen Temperatur insoweit verflüssigt oder zersetzt, dass durch den Druck des Wasserstoffs und ein Strömungskanal 25 freigegeben wird, wie es in 5b zu erkennen ist. Durch diesen Strömungskanal 25 kann dann, wie durch den Pfeil angedeutet, der in dem Speicherbehälter 13 befindliche Wasserstoff analog zu den oben beschriebenen Ausführungsformen entweichen. Beim Einsatz einer solchen thermischen Sicherung 24, welche bei Wasserstofftanks häufig üblich ist, kann gegebenenfalls auf einen Temperatursensor 61.4 und einen Drucksensor 61.5 im Bereich des Speicherbehälters 13 verzichtet werden. Der in den 5a und 5b dargestellte Aufbau der thermischen Sicherung 24 weist nun gegenüber dem aus dem Stand der Technik üblichen Aufbau zusätzlich im Bereich der thermischen Sicherung 24 eine oder mehrere der Sprengladungen 22 auf, welche mit dem aktiven Sicherheitssystem 60 verbunden sind. Im Falle dass durch das aktive Sicherheitssystem 60 ein Entleerungssignal ausgelöst wird, werden auch hier die Sprengladungen 22 gezündet und entweder die gesamte beziehungsweise ein Teil der thermischen Sicherung 24 oder zumindest das Schmelzsicherungsmaterial in dem Kanal 25 wird entfernt, sodass der Wasserstoff, wie durch den Pfeil angedeutet, austreten kann. Dieser Aufbau ist vergleichsweise einfach zu realisieren, da thermische Sicherungen bei derartigen Speicherbehältern 13 ohnehin bekannt und üblich sind. Diese lassen sich durch den Einsatz einer einfachen Sprengschnur, welche mit dem aktiven Sicherheitssystem 60 verbunden ist, einfach und ohne große zusätzliche bauliche Maßnahmen nutzen, um neben der reinen thermischen Sicherung 24 außerdem eine Einrichtung zum Entleeren des Speicherbehälters 13 durch das aktive Sicherheitssystem 60 bereitzustellen.In the presentation of the 5 is now another alternative embodiment of the storage container 13 or a section of the storage container 13 to recognize. Again, there is a connection element in the area of the cathedral 13.2 , In the connection element 20 is a thermal fuse shown in principle 24 arranged, which is also known as PRD. The functionality of the thermal fuse 24 is the case that when a temperature rises in the range of thermal fuse 24 at least part of the thermal fuse 24 , which may be formed, for example, as a fuse screw, liquefied or decomposed under the action of the high temperature so far that by the pressure of hydrogen and a flow channel 25 is released as it is in 5b can be seen. Through this flow channel 25 can then, as indicated by the arrow, in the storage container 13 located hydrogen escape analogous to the embodiments described above. When using such a thermal fuse 24 which is common in hydrogen tanks, may optionally be based on a temperature sensor 61.4 and a pressure sensor 61.5 in the area of the storage tank 13 be waived. The in the 5a and 5b illustrated construction of the thermal fuse 24 now has in addition to the usual from the prior art construction in the field of thermal protection 24 one or more of the explosive charges 22 on which with the active security system 60 are connected. In case that through the active security system 60 An emptying signal is triggered, here are the explosive charges 22 ignited and either the entire or part of the thermal fuse 24 or at least the fuse material in the channel 25 is removed, so that the hydrogen, as indicated by the arrow, can escape. This structure is comparatively easy to implement because thermal fuses in such storage containers 13 anyway known and customary. These can be achieved by using a simple detonating cord, which comes with the active safety system 60 connected, easy to use and without major additional structural measures, in addition to the pure thermal fuse 24 In addition, a device for emptying the storage container 13 through the active security system 60 provide.

Die Einrichtung zum Entleeren des Speicherbehälters 13 im Notfall kann über die Sensoren 61.1 bis 61.5 und das aktive Sicherheitssystem 60 im Crashfall oder beim Auftreten eines Überdrucks oder einer zu hohen Temperatur ausgelöst werden. Zusätzlich ist es denkbar, dass die Sprengladungen 22 über einen Funkempfänger 62 von außerhalb des Fahrzeugs gezündet werden können. Hierfür muss der ebenfalls mit dem Sicherheitssystem 60 verbundene Funkempfänger 62 ein geeignetes Signal empfangen, welches über das Sicherheitssystem 60 ein Entleerungssignal generiert. Ein solches Signal kann beispielsweise über einen geeigneten Funksender ausgelöst werden, welcher von Sicherheitskräften, Krankenwagenbesatzungen, Notärzten oder der Feuerwehr mitgeführt werden kann. Sollte diese sich einem Fahrzeug mit Wasserstofftank nähern müssen und sollte noch nicht klar sein, ob von dem Speicherbehälter 13 eine Gefahr ausgeht, so kann über ein entsprechendes Funksignal ein Entleerungssignal generiert werden, welches, sofern die Sprengladungen 22 noch nicht gezündet sind, diese zündet und somit für eine gezielte und geplante Entleerung des Speicherbehälters 13 sorgt. Nachdem diese erfolgt ist, kann durch das Rettungspersonal, die Feuerwehr oder dergleichen gefahrlos in der Nähe des Fahrzeugs 1 und/oder im Inneren des Fahrzeugs agiert werden, um beispielsweise in dem Fahrzeug 1 befindliche Personen zu befreien, medizinisch zu versorgen oder dergleichen. The device for emptying the storage container 13 in case of emergency can via the sensors 61.1 to 61.5 and the active security system 60 be triggered in the event of a crash or when an overpressure or too high a temperature occurs. Additionally it is conceivable that the explosive charges 22 via a radio receiver 62 from outside the vehicle can be ignited. For this, the must also with the security system 60 connected radio receivers 62 receive a suitable signal, which is transmitted via the security system 60 generates a discharge signal. Such a signal can be triggered for example via a suitable radio transmitter, which can be carried by security forces, ambulance crews, paramedics or the fire department. Should this approach a vehicle with hydrogen tank and should not yet be clear whether from the storage tank 13 If there is a risk, then a discharge signal can be generated via a corresponding radio signal, provided that the explosive charges 22 not yet ignited, this ignites and thus for a targeted and planned emptying of the storage container 13 provides. After this is done, the rescue personnel, the fire department or the like can safely park near the vehicle 1 and / or inside the vehicle, for example in the vehicle 1 Exempt persons, medical care or the like.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008003607 A1 [0005] DE 102008003607 A1 [0005]

Claims (10)

Vorrichtung zum Speichern eines unter einem hohen Druck stehenden Gases in einem Fahrzeug mit einem aktiven Sicherheitssystem, mit einem Speicherbehälter und einer Einrichtung zum Entleeren des Speicherbehälters, welche durch ein Entleerungssignal vom aktiven Sicherheitssystem aktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung wenigstens eine Sprengladung (22) umfasst.Device for storing a high-pressure gas in a vehicle having an active safety system, with a storage container and a device for emptying the storage container, which can be activated by an emptying signal from the active safety system, characterized in that the device comprises at least one explosive charge ( 22 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter (13) im Wesentlichen als zylindrisches oder konisches Rohr (13.1) ausgebildet ist, das durch zwei Dome (13.2) an seinen Enden verschlossen ist, wobei die Einrichtung zum Entleeren im Bereich wenigstens einer der Dome (13.2) angeordnet ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the storage container ( 13 ) substantially as a cylindrical or conical tube ( 13.1 ) formed by two domes ( 13.2 ) is closed at its ends, wherein the means for emptying in at least one of the dome ( 13.2 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter (13) Sollbruchstellen (21) aufweist, entlang welchen er durch die Zündung der wenigstens einen Sprengladung (22) unter Ausbildung wenigstens einer großflächigen Entleerungsöffnung, zerstörbar ist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the storage container ( 13 ) Predetermined breaking points ( 21 ) along which it passes through the ignition of the at least one explosive charge ( 22 ) with formation of at least one large-area discharge opening, is destructible. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Entleeren als Anschlusselement (20) an dem Speicherbehälter (13) ausgebildet ist, in welchem durch das Zünden der wenigstens einen Sprengladung (22) eine Entleerungsöffnung freigebbar ist.Apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the means for emptying as a connecting element ( 20 ) on the storage container ( 13 ) is formed, in which by the ignition of the at least one explosive charge ( 22 ) An emptying opening is releasable. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Anschlusselements (20) eine thermische Sicherung (24) angeordnet ist, wobei zumindest deren durchströmbarer Querschnitt durch Zünden der Sprengladung (22) aktiv freigebbar ist.Apparatus according to claim 4, characterized in that in the region of the connecting element ( 20 ) a thermal fuse ( 24 ) is arranged, wherein at least their flow-through cross-section by igniting the explosive charge ( 22 ) is actively releasable. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoffstrom des entleerten Gases über Leitungselemente und/oder Hohlräume in dem Fahrzeug (1) gezielt in den Außenbereich des Fahrzeugs (1) geleitet ist.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the material flow of the emptied gas via line elements and / or cavities in the vehicle ( 1 ) in the exterior of the vehicle ( 1 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Sprengladung (22) als Sprengschnur ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one explosive charge ( 22 ) is designed as a detonating cord. Verfahren zum Entleeren einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Sicherheitssystem (60) des Fahrzeugs (1) das Entleerungssignal auslöst, wenn einer oder mehrere der nachfolgenden Fälle auftritt: 8.1 Crashsensoren (61.1, 61.2, 61.3) des Sicherheitssystems (60) sprechen an; und/oder 8.2 ein Temperatursensor (61.4) im Bereich des Speicherbehälters (13) erfasst eine Temperatur oberhalb einer vorgegebenen Grenztemperatur; und/oder 8.3 ein Drucksensor (60.5) im Bereich des Speicherbehälters, insbesondere im Speicherbehälter (13), erfasst einen Druckwert oberhalb eines vorgegebenen Grenzdrucks; und/oder 8.4 das aktive Sicherheitssystem (60) empfängt ein zur Auslösung des Entleerungssignals vorgegebenes Funksignal; wonach durch das Entleerungssignal zumindest mittelbar die wenigstens eine Sprengladung (22) gezündet wird.Method for emptying a device according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the active safety system ( 60 ) of the vehicle ( 1 ) triggers the emptying signal when one or more of the following occurs: 8.1 Crash sensors ( 61.1 . 61.2 . 61.3 ) of the security system ( 60 ) address; and / or 8.2 a temperature sensor ( 61.4 ) in the area of the storage container ( 13 ) detects a temperature above a predetermined limit temperature; and / or 8.3 a pressure sensor ( 60.5 ) in the region of the storage container, in particular in the storage container ( 13 ), detects a pressure value above a predetermined limit pressure; and / or 8.4 the active security system ( 60 ) receives a predetermined signal for triggering the emptying signal radio signal; after which at least indirectly the at least one explosive charge ( 22 ) is ignited. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder des Verfahrens nach Anspruch 8, in einem mit Wasserstoff betriebenen Fahrzeug (1) wobei der Wasserstoff in dem Speicherbehälter (13) gespeichert wird.Use of the device according to one of claims 1 to 7 and / or the method according to claim 8, in a hydrogen-powered vehicle ( 1 ) wherein the hydrogen in the storage container ( 13 ) is stored. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff über ein Brennstoffzellensystem (4) in elektrische Leistung umgewandelt wird, welche dann zum Antrieb des Fahrzeugs (1) genutzt wird.Use according to claim 9, characterized in that the hydrogen via a fuel cell system ( 4 ) is converted into electrical power which is then used to drive the vehicle ( 1 ) is being used.
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