DE102012006367A1

DE102012006367A1 - Vorrichtung zum Speichern von Gas

Info

Publication number: DE102012006367A1
Application number: DE102012006367A
Authority: DE
Inventors: David Wenger; Steffen Maus
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-10-01
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-04-04
Also published as: WO2013045017A3; DE202011108934U1; WO2013045017A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Speichern von Gas in einem Kraftfahrzeug (2) mit wenigstens einem Druckgasbehälter (4), wobei der wenigstens eine Druckgasbehälter (4) an zumindest einer Seite von einem Abschirmelement (10) umgeben ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Abschirmelement (10) und dem wenigstens einen Druckgasbehälter (4) ein Freiraum (x) verbleibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Speichern von Gas in einem Kraftfahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Druckgasbehälter sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Solche Behälter sind typischerweise im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und dienen zur Bevorratung von Gasen unter hohem Druck. Insbesondere können Druckgasbehälter zur Speicherung von Wasserstoff oder Erdgas in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Bei der Speicherung von Wasserstoff sind dabei Drücke in den Größenordnungen von 350 oder 700 bar in den Druckgasbehältern allgemein bekannt und üblich. Um bei maximaler Dichtheit eine ausreichende mechanische Festigkeit der Druckgasbehälter zu gewährleisten, sind diese typischerweise mit einer Innenschale, einem sogenannten Liner, ausgebildet, welcher von einer Außenschale, häufig aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial, umgeben ist. Der Aufbau stellt die maximal mögliche Dichtheit, insbesondere auch gegenüber Wasserstoff, sicher und erlaubt bei vertretbarem Gewicht des Druckgasbehälters eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit, um auch Drücken von 700 bar oder mehr standzuhalten.
Die Problematik bei einem solchen Druckgasbehälter liegt nun darin, dass dieser beim Einsatz in einem Kraftfahrzeug gegebenenfalls einer mechanischen Belastung durch einen Unfall des Kraftfahrzeugs ausgesetzt sein kann. Besonders problematisch ist es dabei, dass eine Verformung des Druckgasbehälters beziehungsweise seiner Außenhülle so erfolgen kann, dass diese den Druckgasbehälter durch eine lokale Krafteinleitung elastisch verformt. Dadurch kann es zu einer strukturellen Beschädigung des Druckgasbehälters kommen, welche aufgrund der weitgehend elastischen Verformung nicht oder kaum durch Inaugenscheinnahme des Druckgasbehälters erkannt werden kann. Damit kann ein Druckgasbehälter, welcher optisch intakt aussieht, durchaus eine Gefahr darstellen, da er optisch unsichtbar in seiner Struktur beschädigt ist und den benötigten Betriebsdrücken nicht mehr standhält.
Um eine potenzielle Gefährdung durch den Druckgasbehälter sicher und zuverlässig ausschließen zu können, werden aktuell Druckgasbehälter nach jeder potenziellen Beschädigung ausgetauscht, um aufgrund der nicht zuverlässig optisch erkennbaren und detektierbaren Beschädigung des Behälters eine Gefährdung des Kraftfahrzeugs beziehungsweise seiner Insassen auszuschließen. Dies ist entsprechend aufwändig und teuer, ist jedoch bei den derzeit üblichen Aufbauten von Vorrichtungen zum Speichern von Gas in Kraftfahrzeugen zur Gewährleistung der Sicherheit unbedingt notwendig.
Eine potenzielle Gefährdung einer Vorrichtung zur Speicherung von Gas unter hohem Druck in einem Kraftfahrzeug kann dabei selbstverständlich durch eine geeignete Anordnung der Druckgasbehälter minimiert, jedoch nicht gänzlich ausgeschlossen werden. So zeigt beispielsweise die WO 2006/029415 A2 ein Brennstoffzellenfahrzeug, bei dem die Vorrichtung zum Speichern des Wasserstoffs in Form von drei Druckgasbehältern in der Mitte des Fahrzeugs innerhalb des Tragrahmens desselben angeordnet ist. Dies stellt zusammen mit einem Abschirmblech am Unterboden des Fahrzeugs einen vergleichsweise guten Schutz dar. Nun ist es allerdings so, dass auch eine Verformung des Tragrahmens des Fahrzeugs auftreten kann, welche sich auf die direkt mit diesem verbundenen Druckgasbehälter überträgt. Vergleichbares gilt bei einer Verformung des Abschirmblechs, welches über Befestigungselemente direkt mit den Druckgasbehältern verbunden ist. Auch in diesem Fall können Krafteinwirkungen auf die Druckgasbehälter entstehen, welche in der oben genannten Art und Weise nicht detektierbar sind und aus Sicherheitsgründen zu einem Austausch der Druckgasbehälter zwingen.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, dieser Problematik zu begegnen und eine Vorrichtung zur Speicherung von Gas in einem Kraftfahrzeug derart weiterzuentwickeln, dass eine potenzielle Beschädigung der Druckgasbehälter der Vorrichtung in zumindest den allermeisten Fällen sicher festgestellt werden kann, und so ohne unnötigen Austausch von Druckgasbehältern die bestmögliche Sicherheit der Vorrichtung gewährleistet bleibt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Eine bevorzugte Verwendung ist im Anspruch 10 angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Speichern von Gas in einem Kraftfahrzeug sieht also wenigstens einen Druckgasbehälter vor, welcher an zumindest einer Seite von einem Abschirmelement umgeben ist. Gemäß der Erfindung verbleibt dabei zwischen dem Abschirmelement und dem Druckgasbehälter ein Freiraum. So kann sichergestellt werden, dass im Falle einer Krafteinwirkung von außen zuerst das Abschirmelement, vorzugsweise ein Abschirmblech, verformt wird, bevor eine Krafteinwirkung auf den Druckgasbehälter stattfindet. Dies schützt den Druckgasbehälter bei leichteren Unfällen gänzlich vor einer Krafteinwirkung. Außerdem ermöglicht die Verformung des Abschirmelements Rückschlüsse auf die bei der Verformung aufgetretenen Kräfte sowie auf eine eventuelle Beeinträchtigung des Druckgasbehälters. Ausgebildetem Fachpersonal ist es so einfach möglich, anhand der Verformung des Abschirmelements bei einem Unfall Rückschlüsse darauf zu ziehen, ob der Druckgasbehälter selbst ebenfalls verformt worden ist und deshalb aus Sicherheitsgründen ausgetauscht werden muss. Mit einem einfachen Abschirmelement lässt sich so durch die plastische Verformung desselben eine Art „Aufzeichnung” des vorangegangenen Crashs erzielen, welche aufgrund des Grads der Verformung Rückschlüsse auf eine eventuelle Beeinträchtigung der Druckgasbehälter zulässt.
In einer idealen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es dabei vorgesehen, dass das Abschirmelement in jedem Punkt einen definierten Abstand zu dem wenigstens einen Druckgasbehälter aufweist. Dieser Abstand ist idealerweise so ausgelegt, dass eine elastische Verformung des Abschirmelements nicht zu einem Kontakt des Abschirmelements mit dem Druckgasbehälter führt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass eine Beeinträchtigung des Druckgasbehälters durch äußere Kräfte nur dann stattgefunden hat, wenn das Abschirmelement plastisch verformt ist und in diesem plastisch verformten Zustand verbleibt. Dies kann zusätzlich unterstützt werden, indem das Abschirmelement so ausgebildet ist, dass dieses sich definiert verbiegt. In diesem Fall kann die auf die Vorrichtung einwirkende Kraft rückgerechnet werden, um so die Aussage über eine potenzielle Beschädigung der Druckgasbehälter noch weiter zu verbessern.
Das Abschirmelement, insbesondere wenn dieses als Abschirmblech ausgebildet ist, kann zusätzlich zu der beschriebenen Aufgabe auch eine thermische Abschirmung des wenigstens einen Druckgasbehälters im Falle eines Feuers bewirken. Ist das Abschirmelement beispielsweise unterhalb des wenigstens einen Druckgasbehälters ausgebildet und kommt es durch einen Unfall, beispielsweise mit einem mit Benzin betankten Fahrzeug zu einem Auslaufen des Benzins und einem Brand unterhalb des Fahrzeugs, dann kann das Abschirmblech neben der oben beschriebenen Funktionalität auch eine thermische Abschirmung des wenigstens einen Druckgasbehälters gegenüber diesem Feuer gewährleisten. Dadurch, dass ein definierter Abstand zwischen dem Abschirmelement und dem Druckgasbehälter vorliegt, entsteht so eine thermisch isolierende Luftschicht zwischen dem Abschirmelement und dem Druckgasbehälter. Das Abschirmelement verhindert außerdem eine unmittelbare Einwirkung von Flammen auf den wenigstens einen Druckgasbehälter.
In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es dabei vorgesehen, dass der wenigstens eine Druckgasbehälter mit einer thermischen Überdrucksicherung, insbesondere im Bereich einer Ventileinrichtung des wenigstens einen Druckgasbehälters, versehen ist, wobei im bestimmungsgemäßen Gebrauch unterhalb der thermischen Überdrucksicherung kein Material des Abschirmelements angeordnet ist. Eine solche thermische Überdrucksicherung ist bei Druckgasbehältern allgemein bekannt und üblich. Sie kann beispielsweise aus einem Berstkörper bestehen, welcher einen Stopfen in einer Öffnung hält. Kommt es zu einer thermischen Belastung, dann wird dieser Berstkörper zerspringen und die mechanische Sicherung des Stopfens fällt weg. Dieser wird vom Innendruck des Druckgasbehälters dann aus der Öffnung geschoben und das Gas kann entweichen. Beispielsweise wird hinsichtlich einer solchen thermischen Überdrucksicherung auf die DE 199 11 530 A1 verwiesen.
Bei der eben beschriebenen Weiterbildung der Vorrichtung wird neben der thermischen Abschirmung des Druckgasbehälters durch das Abschirmelement nun erreicht, dass ein Auslösen dieser thermischen Überdrucksicherung aufgrund der Tatsache, dass unterhalb derselben kein Material des Abschirmelements vorhanden ist, nicht verhindert wird. Das Abschirmelement kann im Bereich der thermischen Überdrucksicherung enden oder hier eine Öffnung aufweisen. Da erwärmte Gase nach oben aufsteigen ist so sichergestellt, dass die heißen Gase von dem Abschirmelement zwar von dem Druckgasbehälter selbst ferngehalten werden, nicht jedoch von der thermischen Überdrucksicherung.
In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung kann es ferner vorgesehen sein, dass das Abschirmelement so ausgebildet ist, dass aufsteigende heiße Gase in den Bereich unterhalb der thermischen Überdrucksicherung geleitet werden. Die Ausgestaltung ermöglicht also nicht nur, dass die thermische Überdrucksicherung passiv nicht abgeschirmt wird, sondern kann durch eine geeignete Ausgestaltung des Abschirmelements, beispielsweise wenn dieses schräg aufsteigend in Richtung der thermischen Überdrucksicherung ausgebildet wird, zu einer schnellen und zuverlässigen Auslösung derselben beitragen.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es außerdem vorgesehen sein, dass das Abschirmelement so ausgebildet ist, dass Leckagegas aus dem wenigstens einen Druckgasspeicher in einen vorgegebenen Bereich abgeleitet wird. Das Abschirmelement, welches beispielsweise den wenigstens einen Druckgasbehälter an vier seiner Seiten umgeben kann, kann auch so ausgebildet sein, dass dieses eine gezielte Ableitung von eventuell durch eine Leckage in dem Druckgasbehälter austretenden Gasen ermöglicht. Dies ermöglicht einerseits die Erfassung solcher Gase mit einem einzigen Sensor in eben diesem Bereich, in den sie durch das Abschirmelement abgeleitet werden, und ermöglicht andererseits eine Abführung von eventuellen Leckagegasen in einen Bereich, in welchem diese für die Sicherheit, beispielsweise der Insassen des Fahrzeugs, nicht kritisch sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich selbstverständlich für jede Art von unter Druck stehenden Gasen in Fahrzeugen einsetzen, beispielsweise für mit Erdgas betriebene Fahrzeuge. Insbesondere ist sie jedoch für den Einsatz zur Speicherung von Wasserstoff geeignet, da sie auch bei den für die dort verwendeten sehr hohen Drücke üblichen Aufbau der Druckgasbehälter eine maximale Sicherheit derselben garantiert, ohne dass diese unnötig oft erneuert werden müssen, was mit erheblichen Kosten einhergehen würde.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den restlichen abhängigen Ansprüchen angegeben und werden anhand der Ausführungsbeispiele deutlich, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind.
Dabei zeigen:
1 ein beispielhaftes Kraftfahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem;
2 eine erste mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Speichern von Gas in einer Draufsicht;
3 eine erste mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Speichern von Gas in einer Seitenansicht;
4 eine Darstellung analog 2 in einem durch einen Unfall beeinträchtigten Zustand;
5 eine zweite mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Speichern von Gas in einer Draufsicht; und
6 eine zweite mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Speichern von Gas in einer Seitenansicht.
In der Darstellung der 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Speichern von Gas in einem angedeuteten Kraftfahrzeug 2 zu erkennen. Die Vorrichtung 1 zum Speichern von Gas soll dabei zum Speichern von unter hohem Druck stehendem Wasserstoff für ein Brennstoffzellensystem 3 des Fahrzeugs 2 dienen. Die Vorrichtung 1 selbst umfasst dabei mehrere Druckgasbehälter 4, welche beispielsweise in der Darstellung der 2 näher zu erkennen sind.
In der Vorrichtung 1 ist Wasserstoffgas beispielsweise bei einem Nenndruck von 700 bar gespeichert. Sie dient zur Versorgung einer Brennstoffzelle 5 des Brennstoffzellensystems 3 mit Brennstoff. Das Brennstoffzellensystem 3 ist in der Darstellung der 1 lediglich stark schematisiert angedeutet. Die Brennstoffzelle 5 umfasst einen Anodenraum 6, welchem der Wasserstoff aus der Vorrichtung 1 zugeführt wird. Außerdem umfasst sie einen Kathodenraum 7, dem in an sich bekannter Art und Weise Luft als Sauerstofflieferant zugeführt wird. Die Zufuhr und Abfuhr der Edukte und Produkte ist hier lediglich durch Pfeile angedeutet. Die Brennstoffzelle 5 des Brennstoffzellensystems 3 generiert elektrische Leistung, welche über eine Leistungselektronik 8 einem hier prinzipmäßig als Radnabenmotor 9 dargestellten elektrischen Fahrmotor des Fahrzeugs 2 zur Verfügung gestellt wird. Bei dem Fahrzeug 2 kann es sich dabei insbesondere um einen Personenkraftwagen handeln. Auch die Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs 2 als Nutzfahrzeug, als führerloses Transportsystem, als Wasserfahrzeug oder dergleichen wäre selbstverständlich denkbar.
Um die Vorrichtung 1 nun im Falle eines Unfalls des Fahrzeugs 2 ideal vor einer Krafteinwirkung durch diesen Unfall zu schützen, ist die Vorrichtung 1 beispielweise in der Mitte des Fahrzeugs 2 im unteren Bereich, zwischen hier nicht dargestellten Teilen eines Tragrahmens, so wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, angeordnet. Problematisch bleibt jedoch weiterhin die Tatsache, dass eine eventuelle Krafteinwirkung auf die einzelnen Druckgasbehälter 4 der Vorrichtung 1 zu einer strukturellen Beschädigung derselben führen können, ohne dass dies von außen her sichtbar ist. Auf einer Seite der Druckgasbehälter 4, insbesondere unterhalb derselben, ist daher ein in 2 erkennbares Abschirmelement 10, vorzugsweise in Form eines Abschirmblechs 10, angeordnet. Dieses Abschirmblech 10 ist so ausgebildet, dass zwischen dem Abschirmblech 10 und den Druckgasbehältern 4 ein beispielhaft an mehreren Stellen des Aufbaus gemäß 2 eingezeichneter Freiraum x zwischen dem Abschirmblech 10 und den Druckgasbehältern 4 verbleibt. Dieser Freiraum x, welcher vorzugsweise als definierter Abstand zwischen jedem Punkt des Abschirmblechs 10 und dem jeweils nächstliegenden Punkt des jeweiligen Druckgasbehälters 4 definiert vorgegeben ist, dient dazu, dass das Abschirmblech 10 im Falle einer Krafteinwirkung von außen elastisch verformt werden kann, ohne dass es die Druckgasbehälter 4 selbst berührt.
Kommt es zu einer stärkeren Krafteinwirkung auf das Abschirmblech 10, wie sie beispielsweise durch die mit F bezeichnete Kraft in der Darstellung der 4 angedeutet ist, dann kann es in dem mit A bezeichneten Abschnitt des Abschirmblechs 10 zu einer plastischen Verformung desselben kommen. Eine solche plastische Verformung kann außerdem mit einer Verringerung des Freiraums x einhergehen, sodass in dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der rechte Druckgasbehälter 4 entsprechend beeinträchtigt und ebenfalls elastisch oder plastisch verformt sein kann. Eine plastische Verformung des Druckgasbehälters 4 ist unkritisch, da diese optisch erkennbar ist. Eine elastische Verformung des Druckgasbehälters 4 kann jedoch sehr kritisch sein, da diese eine strukturelle Beschädigung des Druckgasbehälters 4 nach sich ziehen kann, welche optisch nicht erkennbar und nicht detektierbar ist. Durch den hier gewählten Aufbau der Vorrichtung 1 kann nun aufgrund der Verformung des Abschirmblechs 10 im Bereich A jedoch auf eine Beeinträchtigung des in diesem Fall rechten Druckgasbehälters 4 zurückgeschlossen werden. Anhand der Verformung des Abschirmblechs 10 im Bereich A kann so von fachkundigem Personal festgestellt werden, ob ein Austausch des rechten Druckgasbehälters 4 notwendig ist oder nicht.
Das Abschirmblech 10 kann dabei insbesondere so ausgebildet sein, dass eine Krafteinwirkung proportional zur Verformung des Abschirmblechs 10 ist, und dass anhand der Verformung so auf die Größe der einwirkenden Kraft F zurückgerechnet werden kann. Dies ermöglicht eine sichere und zuverlässige Beurteilung, ob gegebenenfalls ein Austausch des rechten Druckgasbehälters 4 erforderlich ist, um auch weiterhin die Sicherheit der Vorrichtung 1 zu gewährleisten.
Neben dieser Funktionalität des Abschirmblechs 10 zur Beurteilung einer potenziellen Beschädigung des Druckgasbehälters 4 kann das Abschirmblech 10 außerdem eine zusätzliche Funktion übernehmen. Diese besteht in einer thermischen Abschirmung der Druckgasbehälter 4 gegenüber einer eventuellen thermischen Belastung beispielsweise durch Feuer. Dies ist beispielsweise bei dem in vorteilhafter Art und Weise in der Art einer Wanne ausgebildeten Abschirmblech 10 der 2 und 4 einfach und effizient möglich. Durch die Ausgestaltung in der Art einer Wanne kann eine Abschirmung sowohl direkt von unten als auch schräg von unten realisiert sein. In der Seitenansicht gemäß 3, mit geschnittenem Abschirmblech 10, ist dies nochmals beispielhaft angedeutet. Das Abschirmblech 10 bildet eine Art Wanne, welche in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der 2, 3 und 4 auf drei Seiten der Vorrichtung 1 seitlich hochgezogen ist. Zusätzlich weist jeder der Druckgasbehälter 4 in an sich bekannter Art und Weise eine Ventileinrichtung 11 auf. Über diese Ventileinrichtung 11 kann beispielsweise die Betankung mit und die Entnahme von Wasserstoff aus den einzelnen Druckgasbehältern 4 realisiert sein. Typischerweise wird die Ventileinrichtung 11 außerdem in an sich bekannter Art und Weise eine thermische Überdrucksicherung 12 aufweisen, welche in der hier dargestellten Ventileinrichtung 11 angedeutet ist. Eine solche Überdrucksicherung 12 kann beispielsweise über einen thermisch auslösenden Berstkörper realisiert sein, welcher eine Abströmöffnung für den Wasserstoff im Normalfall verschlossen hält und im Falle eines Zerspringens des Berstkörpers aufgrund einer erhöhten Umgebungstemperatur freigibt.
Der Aufbau des Abschirmblechs 10 als Wanne in der Darstellung gemäß 3 ist nun, wie bereits erwähnt, geeignet, um den Druckgasbehälter 4 thermisch gegenüber einem durch die Pfeile 13 angedeuteten Brand unterhalb der Vorrichtung 1 abzuschirmen. Ein solcher Brand kann beispielsweise durch auslaufendes Benzin bei einem Unfall des mit dem Brennstoffzellensystem 3 versehenen Fahrzeugs 2 mit einem konventionellen Fahrzeug auftreten. Durch den Freiraum x entsteht eine isolierende Luftschicht zwischen dem Abschirmblech 10 und den Druckgasbehältern 4. Außerdem verhindert das Abschirmblech 10 die unmittelbare Berührung eventueller Flammen mit dem Material der Druckgasbehälter 4 und kann so für eine gewisse Zeit eine wirksame Abschirmung der Druckgasbehälter 4 gegenüber der thermischen Beeinträchtigung gewährleisten. Das als Wanne ausgebildete Abschirmblech 10 endet dabei seitlich unterhalb der Ventileinrichtung 11. Alternativ dazu können unterhalb der Ventileinrichtung 11 auch geeignete Öffnungen in dem Abschirmblech 10 vorgesehen sein. Durch diese Öffnungen beziehungsweise das Enden des Abschirmblechs 10 unterhalb der Ventileinrichtung 11 wird sichergestellt, dass keine thermische Abschirmung der thermischen Überdrucksicherung 12 durch das Abschirmblech 10 erfolgt. Diese kann somit von den heißen Gasen erwärmt werden und löst in der gewünschten Art und Weise sicher und zuverlässig aus.
In der Darstellung der 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Abschirmelements 10 gezeigt. Bei dem dort dargestellten Ausführungsbeispiel umgibt das Abschirmelement 10 die Druckgasbehälter 4 der Vorrichtung 1 an wenigstens vier ihrer Seiten und gewährleistet so eine Beurteilung einer eventuell kritischen Krafteinwirkung nicht nur Von unterhalb beziehungsweise schräg unterhalb der Druckgasbehälter 4, sondern auch von der Seite und dem Bereich oberhalb der Druckgasbehälter 4. Ansonsten ist die Funktionalität dieselbe, wie bereits bei dem zuvor erläuterten wannenförmigen Abschirmblech 10 beschrieben.
In der Darstellung der 4 ist die in 5 gezeigte Ausführungsform wiederum in einer geschnittenen Seitenansicht der Vorrichtung 1 zu erkennen. Das Abschirmblech 10 verläuft dabei mit einer gewissen Neigung seiner Mittelachse gegenüber der Mittelachse des Druckgasbehälters 4. Insbesondere kann der Druckgasbehälter 4 bei der bestimmungsgemäßen Verwendung des Fahrzeugs 2 waagrecht, also parallel zum Unterboden, auf dem das Fahrzeug 2 fährt, ausgebildet sein. Das Abschirmblech 10 ist dagegen leicht geneigt, und zwar so, dass die Neigung in Richtung der Ventileinrichtung 11 ausgebildet ist. Kommt es nun analog zur Darstellung der 3 zu einem Brand beispielsweise auf der der Ventileinrichtung 3 abgewandten Seite des Druckgasbehälters 4 unterhalb des Abschirmblechs 10, so kann durch die in Richtung der thermischen Überdrucksicherung 12 aufsteigende Anordnung des Abschirmblechs 10 eine Strömung der erwärmten Luft und der Abgase des Brandes in Richtung der thermischen Überdrucksicherung 12 erfolgen, sodass diese auch bei einem Brand unter dem ihr abgewandten Ende des Druckgasbehälters 4 früh auslöst und damit ein Bersten des Druckgasbehälters 4 verhindert. Ergänzend oder auch alternativ dazu kann auch der oberhalb des Druckgasbehälters 4 angeordnete Bereich des Abschirmblechs 10 so ausgebildet sein, dass dieser in eine Richtung aufsteigend angeordnet ist. Kommt es zu einer Leckage von Wasserstoff aus dem Druckgasbehälter 4, welche hier durch die mit 14 bezeichneten Pfeile angedeutet ist, so strömt der Leckagewasserstoff entlang des Abschirmblechs 10 nach oben und gelangt in einen vorgegebenen definierten Bereich, in welchem in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein Wasserstoffsensor 15 angedeutet ist. Über den Wasserstoffsensor 15 kann so der austretende Leckagewasserstoff detektiert werden und eventuell zur Sicherheit des Kraftfahrzeugs 2 oder seiner Insassen benötigte Maßnahmen können eingeleitet werden. Damit kann über lediglich einen einzigen Wasserstoffsensor, und damit sehr kostengünstig, ein hohes Maß an Sicherheit erreicht werden.
Bei der Verwendung für ein Gas, welches schwerer als die umgebende Luft ist, wäre selbstverständlich auch ein Aufbau in umgekehrter Art und Weise denkbar, sodass durch ein unterhalb des Druckgasspeichers 4 angeordnetes Blechelement eine gezielte Ableitung der Gase nach unten, beispielsweise in einen unkritischen Bereich oder in einen ebenfalls mit einem Gassensor versehenen Bereich erfolgen könnte.
Das Abschirmblech 10 selbst ist dabei selbstverständlich durch geschickte Auslegung so ausgelegt, dass es die gewünschte Funktionalität sicherstellt und sich idealerweise so verformt, dass auf die auf das Abschirmblech 10 einwirkende Kraft rückgerechnet werden kann. Gleichzeitig ist das Blech hinsichtlich seiner Masse und aufgrund der Materialwahl hinsichtlich seiner Kosten minimiert.
Um neben den beschriebenen Funktionalitäten zusätzliche Synergien zu schaffen, kann es ferner vorgesehen sein, dass das Abschirmblech 10 eine tragende Funktion entweder in dem Fahrzeug 2 selbst oder in einem Tragrahmen für die Vorrichtung 1 innerhalb des Fahrzeugs 2 übernimmt. Die von dem Abschirmblech 10 eingebrachte Masse kann so zusätzlich für die Funktionalität der Verstärkung der tragenden Elemente genutzt werden, sodass in anderen Bereichen Masse von tragenden Bauteilen eingespart werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2006/029415 A2 [0005]
DE 19911530 A1 [0011]

Claims

Vorrichtung (1) zum Speichern von Gas in einem Kraftfahrzeug (2) mit wenigstens einem Druckgasbehälter (4), wobei der wenigstens eine Druckgasbehälter (4) an zumindest einer Seite von einem Abschirmelement (10) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Abschirmelement (10) und dem wenigstens einen Druckgasbehälter (4) ein Freiraum (x) verbleibt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (10) in der Art einer Wanne ausgebildet und unterhalb des wenigstens einen Druckgasbehälters (4) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, das Abschirmelement (10) den wenigstens einen Druckgasbehälter (4) auf zumindest vier seiner Seiten umgibt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (10) aus Blech ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (10) in jedem Punkt einen definierten Abstand zu dem wenigstens einen Druckgasbehälter (4) aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (10) eine tragende Funktion in der Vorrichtung (1) und/oder in dem mit der Vorrichtung (1) ausgestatteten Kraftfahrzeug (2) aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Druckgasbehälter (4) mit einer thermischen Überdrucksicherung (12), insbesondere im Bereich einer Ventileinrichtung (11) des wenigstens einen Druckgasbehälters (4), versehen ist, wobei im bestimmungsgemäßen Gebrauch unterhalb der thermischen Überdrucksicherung (12) kein Material des Abschirmelements (10) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (10) so ausgebildet ist, dass aufsteigende heiße Gase in den Bereich unterhalb der thermischen Überdrucksicherung (12) leitbar sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (10) so ausgebildet ist, dass Leckagegas aus dem wenigstens einen Druckgasbehälter (4) in einen vorgegebenen Bereich ableitbar ist.
Verwendung der Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Speicherung von Wasserstoff.