DE102012204820A1 - Fahrzeug-Tanksystem zur Speicherung eines Betriebsstoffes in tiefkaltem Zustand - Google Patents

Fahrzeug-Tanksystem zur Speicherung eines Betriebsstoffes in tiefkaltem Zustand Download PDF

Info

Publication number
DE102012204820A1
DE102012204820A1 DE201210204820 DE102012204820A DE102012204820A1 DE 102012204820 A1 DE102012204820 A1 DE 102012204820A1 DE 201210204820 DE201210204820 DE 201210204820 DE 102012204820 A DE102012204820 A DE 102012204820A DE 102012204820 A1 DE102012204820 A1 DE 102012204820A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
vacuum
vehicle
vacuum pump
tank system
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201210204820
Other languages
English (en)
Inventor
Bastian Landeck
Oliver Kircher
Klaas Kunze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE201210204820 priority Critical patent/DE102012204820A1/de
Priority to PCT/EP2013/053024 priority patent/WO2013143775A1/de
Priority to EP13703849.3A priority patent/EP2831489A1/de
Publication of DE102012204820A1 publication Critical patent/DE102012204820A1/de
Priority to US14/496,944 priority patent/US20150028039A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C3/00—Vessels not under pressure
    • F17C3/02—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C3/00—Vessels not under pressure
    • F17C3/02—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation
    • F17C3/08—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation by vacuum spaces, e.g. Dewar flask
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K2015/03309—Tanks specially adapted for particular fuels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/03—Thermal insulations
    • F17C2203/0391—Thermal insulations by vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146—Two-phase
    • F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F17C2223/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/03—Dealing with losses
    • F17C2260/031—Dealing with losses due to heat transfer
    • F17C2260/033—Dealing with losses due to heat transfer by enhancing insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0184—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y10T137/0396—Involving pressure control

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Tanksystem zur Speicherung eines Betriebsstoffes in tiefkaltem Zustand, bestehend aus einem den Betriebsstoff aufnehmenden Innentank und einer diesen unter Bildung einer annähernd ein Vakuum darstellenden Isolationsschicht umhüllenden Außenhaut, und ist gekennzeichnet durch eine permanent im Fahrzeug vorgesehene und an die Isolationsschicht angeschlossene Vakuumpumpe, mittels derer die Güte des Vakuums steigerbar ist, wenn die Vakuum-Güte vorgegebenen Anforderungen nicht genügt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Tanksystem zur Speicherung eines Betriebsstoffes in tiefkaltem Zustand, bestehend aus einem den Betriebsstoff aufnehmenden Innentank und einer diesen unter Bildung einer annähernd ein Vakuum darstellenden Isolationsschicht umhüllenden Außenhaut. Ferner betrifft die Erfindung ein Betriebsverfahren für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug-Tanksystem. Als mögliche Betriebsstoffe, die in einem solchen Tanksystem gespeichert werden, seien beispielsweise Flüssigwasserstoff, kryogener Wasserstoff im überkritischen Zustand, Flüssigerdgas oder andere verflüssigte oder tiefkalte Gase genannt, die insbesondere als Energiequelle für den Antrieb des Fahrzeugs bzw. Kraftfahrzeugs im Fahrzeug gespeichert und mitgeführt werden. Zum Stand der Technik wird insbesondere auf die DE 10 2006 025 657 verwiesen.
  • Für eine ökologisch und ökonomisch vertretbare mobile Speicherung kryogener Gase ist es notwendig, den Wärmeeintrag aus der Umgebung in das gespeicherte Gas auf ein Minimum zu reduzieren, um ungewollte und nachteilige Druckanstiege im Speicherbehälter (Tank) und daraus ggf. resultierenden Gasverluste als Folge eines anteiligen Abblasens von gespeichertem Gas zur Vermeidung eines unzulässig hohen Druckaufbaus zu verhindern. Daher weisen Tanksysteme zur Speicherung von Betriebsstoffen in tiefkaltem Zustand eine Vakuumsuperisolation auf, die aus in einem sog. „Nahezu-Vakuum” durch Spacerlagen voneinander getrennten Reflektorschilden besteht (vgl. bspw. DE10 2006 057 663 A1 ) und mit Absolut-Druckwerten im Bereich zwischen 10–5 mbar und 10–3 mbar (Millibar) arbeitet.
  • Zur Erzeugung und nachhaltigen Aufrechterhaltung dieses Vakuums in der Isolationsschicht des Tanks auch über mehrere Jahre hinweg ist beim Herstellprozess eines solchen mit Vakuum-Superisolation versehenen Kryo-Tanks ein aufwändiger, sich über mehrere Tage erstreckender Ausheizprozess und Evakuierprozess notwendig, was für eine Großserienfertigung praktisch nicht wirtschaftlich darstellbar ist. Weiterhin ist zur Gewährleistung der notwendigen Vakuumgüte über den kompletten Lebenszyklus eines solchen kryogenen Tanks bzw. Gasspeichers in der Vakuumsuperisolation desselben ein Getter (vgl. bspw. DE10 2008 031 344 A1 ) vorzusehen. Auch ein solches Getter ist aufwändig, insbesondere wenn ein Austausch desselben erforderlich werden sollte.
  • Zumeist erfolgt die Entnahme von gespeichertem Gas aus dem Tank unter Nutzung eines im Tank herrschenden Überdrucks, der hierfür auch bei intensiverer Entnahme und insbesondere auch für eine nahezu vollständige Entleerung des Tanks dargestellt bzw. aufrecht erhalten werden muss. Dies wird üblicherweise mittels eines im Speichervolumen des Tanks vorgesehenen Wärmetauschers (vgl. bspw. DE 10 2006 025 657 A1 ) realisiert, über den Wärme in das Speichervolumen bzw. den Innentank einbringbar ist. In Entwicklung befinden sich derzeit sog. Kryo-Drucktanks, in denen Wasserstoff in überkritischem Zustand gespeichert werden kann und bei denen in nahezu allen Betriebszuständen eines damit ausgerüsteten Fahrzeugs auch ohne zusätzliche Wärmezufuhr in den Tank ein ausreichend hoher Druck zur Verfügung stehen könnte. Dennoch müsste auch bei einem Kryo-Drucktank ein solcher aufwändiger Wärmetauscher vorgesehen werden, um eine vollständige Entleerung des Tanks auch dann zu ermöglichen, wenn das Fahrzeug zwischenzeitlich nicht abgestellt wird. Ferner muss ein solcher Wärmetauscher in aufwändiger Weise gegen Risiken aus einer möglicherweise erfolgenden Leckage abgesichert werden, da im Leckagefall über die zusätzlichen dem Wärmetauscher zugeordneten Leitungen gespeichertes Gas aus dem Tank gelangen könnte.
  • Quasi im Vorgriff auf die vorliegende Erfindung sei weiterhin kurz auf die DE 695 16 117 T2 verwiesen, die einen Kühlschrank mit einer Vakuum-Isolation beschreibt, welche mittels einer permanent vorgesehenen Vakuumpumpe aufrecht erhalten wird.
  • Hiermit soll nun ein Fahrzeug-Tanksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgezeigt werden, welches allgemein gesprochen eine einfacher zu handhabende Vakuum-Isolationsschicht aufweist (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
  • Die Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch eine permanent im Fahrzeug vorgesehene und an die Isolationsschicht angeschlossene Vakuumpumpe, mittels derer die Güte des Vakuums steigerbar ist, wenn die Vakuum-Güte vorgegebenen Anforderungen nicht genügt. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sowie günstige Betriebsverfahren für ein erfindungsgemäßes Tanksystem sind Inhalt der Unteransprüche.
  • Die vorliegende Erfindung schlägt den Einsatz einer permanent im Fahrzeug installierten Vakuumpumpe vor, um die Vakuumgüte praktisch über die komplette Lebensdauer des Fahrzeug-Kryo-Tanks zu gewährleisten. Der Begriff der „Vakuumgüte” ist dem Fachmann bekannt und bedeutet, dass ein gewisses Toleranzband für den im Vakuum bzw. sog. „Nahezu-Vakuum” herrschenden Absolutdruck eingehalten wird. Beispielsweise kann für ein Fahrzeug-Tanksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine ausreichende Vakuumgüte vorliegen, wenn der Absolutdruck in der Vakuum-Isolationsschicht kleiner 10–3 mbar (0,001 Millibar) ist. Wenn also auf geeignete Weise vorzugsweise von einer elektronischen Steuereinheit festgestellt wird, dass die Güte des aktuell in der Isolationsschicht herrschenden Vakuums nicht ausreichend ist, so wird die Vakuumpumpe (durch diese Steuereinheit) in Betrieb genommen und entweder für eine gewisse vorgegebene Zeitspanne oder solange in Betrieb gehalten, bis die gewünschte Vakuumgüte wieder hergestellt ist.
  • Was die Ermittlung der aktuellen (oder gewünschten) Vakuumgüte betrifft, so ist dies auf unterschiedliche Weise möglich. So kann mittels eines auch kleinste Druckwerte erfassenden Absolutdrucksensors der Druck in der Vakuum-Isolationsschicht überwacht werden und es kann vorzugsweise dann, wenn ausreichende Energie für den Betrieb der Vakuumpumpe zur Verfügung steht, diese Vakuumpumpe solange in Betrieb genommen und damit die Vakuum-Isolationsschicht des Tanks weiter evakuiert werden, bis in dieser Isolationsschicht ein Absolutdruck unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts bzw. Sollwerts in der weiter oben genannten Größenordnung von bspw. 10–3 mbar herrscht. Anstelle des Absolutdrucks, der nur mit relativ großem Aufwand messbar ist, kann auch eine hiervon abhängige Ersatzgröße herangezogen werden, wobei diese Abhängigkeit im Patentanspruch 6 durch den Begriff der Korrelation ausgedrückt ist. Eine mögliche und bevorzugte positiv mit dem Absolutdruck in der Vakuum-Isolationsschicht korrelierende Ersatzgröße ist die sich in einer bestimmten Zeiteinheit durch den Wärmeeintrag über die Vakuum-Isolationsschicht einstellende Erwärmung des Betriebsmittels. Üblicherweise wird an einem Fahrzeug-Tanksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 der Druck und die Temperatur des im Innentank befindlichen Betriebsstoffes kontinuierlich gemessen. Anhand hinterlegter Tabellen und/oder über Modellrechnungen lässt sich dann aus der Erwärmung des Betriebsstoffes innerhalb einer bestimmten Zeiteinheit unter geeigneter Berücksichtigung weiterer Einflüsse und Randbedingungen ermitteln, ob eine ausreichende oder eine ungenügende Vakuumgüte in der Isolationsschicht zwischen dem Innentank und der Außenhülle vorliegt.
  • Die vorzugsweise über ein schaltbares Vakuumventil an die Vakuum-Isolationsschicht des Tanks ankoppelbare bzw. allgemein angeschlossene Vakuumpumpe ist im Fahrzeug fest installiert und wird von einer elektronischen Steuereinheit, die hierfür geeignete Signale von geeignet installierten Sensoren – beispielsweise wie soeben erläutert einem Drucksensor oder zusätzlich einem Temperatursensor – auswertet, bedarfsweise angesteuert. Es kann vorzugsweise dann, wenn ausreichende Energie für den Betrieb der Vakuumpumpe zur Verfügung steht, diese Vakuumpumpe solange in Betrieb genommen und damit die Vakuum-Isolationsschicht des Tanks weiter evakuiert werden, bis die Vakuum-Güte den Anforderungen wieder entspricht, was in gleicher Weise festgestellt werden kann wie die aktuelle Vakuumgüte im Rahmen der fortlaufenden Überwachung. Es ist aber auch möglich, die Vakuumpumpe für festgelegte Zeitspannen, die ihrerseits von aktuellen Randbedingungen abhängig sein können, zu betreiben. Grundsätzlich ist es auch möglich, nach Ablauf eines bestimmten Zeitraumes seit der letzten Inbetriebnahme der Vakuumpumpe davon auszugehen, dass die aktuelle Vakuumgüte den Anforderungen nicht mehr entspricht, so dass die Vakuumpumpe innerhalb vorgegebener Zeiträume stets für eine gewisse vorgegebene Zeitspanne, die ebenfalls von aktuellen Randbedingungen abhängig sein kann, betrieben werden kann.
  • Ausreichende Energie zum Betrieb der Pumpe steht beispielsweise dann zur Verfügung, wenn das Fahrzeug selbst in Betrieb ist, da dann der ebenfalls betriebene Energiewandler im Fahrzeug die nötige Energie aus dem im Tank gespeicherten Betriebsstoff gewinnen kann. Ausreichende Energie zum Betrieb der Pumpe kann aber auch dann zur Verfügung stehen, wenn das Fahrzeug abgestellt (stillgesetzt) ist und der bzw. ein Antrieb für die Vakuumpumpe aus einer externen Energiequelle bspw. in Form elektrischen Stroms aus dem Stromnetz gespeist werden kann.
  • Die Vakuumpumpe, welche vorzugsweise eine Turbomolekularpumpe oder eine vergleichbar robuste Vakuumpumpe sein kann, die Vakuumdrücke in der Größenordnung von 10–3 mbar oder weniger zu erzeugen in der Lage ist, kann direkt oder in indirekt vom Antriebssystem des Fahrzeugs angetrieben werden. Dabei ist ein direkter Antrieb gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Getriebes durch eine Antriebswelle des Fahrzeuges möglich; für einen indirekten Antrieb kommt ein Elektromotor in Betracht, der bspw. aus einer Brennstoffzelle, die Bestandteil des Fahrzeug-Antriebssystems ist, gespeist wird. Vorzugsweise erfolgt die Inbetriebnahme der Vakuumpumpe in Teillastphasen oder Schubphasen des Fahrzeug-Antriebssystems, um die negative Auswirkung auf den Wirkungsgrad des Antriebes so gering wie möglich zu halten. Ist ein „aufgeladener” Verbrennungsmotor Bestandteil des Fahrzeug-Antriebssystems, so kann insbesondere bei Verwendung einer Turbomolekularpumpe als Vakuumpumpe deren Antrieb in synergetischer Weise mit der bereits vorhandenen Abgasturbine des Verbrennungsmotors gekoppelt werden.
  • Wenn in Folge einer langen Stillstandphase des Fahrzeugs eine geringe Teilmenge des im Tank gespeicherten Betriebsstoffes zur Vermeidung unzulässig hoher Drücke im Tank abgeblasen werden muss, so kann diese abgeblasene Teilmenge einem Energiewandler zugeführt werden, der hieraus Energie für den Betrieb der Vakuumpumpe erzeugt, so dass die Vakuumpumpe auch während einer längeren Standzeit des Fahrzeugs in Betrieb genommen werden kann.
  • Im Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung kann eine erfindungsgemäß vorgesehene Vakuumpumpe mit einer Vorrichtung zur Erhöhung des Drucks in der Vakuum-Isolationsschicht kombiniert und dazu genutzt werden, den Absolutdruck im „Nahezu-Vakuum” bzw. die dort herrschende Vakuumgüte aktiv zu regeln. Bekanntlich kann während langer Entnahmephasen ohne Unterbrechung, insbesondere Vollastphasen des Verbrauchers des Betriebsstoffs, der Tankdruck ohne aktive Einbringung von Wärme in den Innentank soweit absinken, dass eine sichere Versorgung des Verbrauchers nicht mehr gewährleistet ist. Wie eingangs erläutert wurde, wird im Stand der Technik dann mittels eines im Speichervolumen des Tanks vorgesehenen Wärmetauschers Wärme zur Druckerhöhung in das Speichervolumen eingebracht. Ein solcher Wärmetauscher wird nicht mehr benötigt, wenn ein gezielter Wärmeeintrag in das Speichervolumen über die Außenhülle und die (Vakuum)-Isolationsschicht erfolgt. Hierfür wird das sog. „Nahezu-Vakuum” soweit abgebaut, dass die gewünschte Wärmemenge aus der Umgebung über die Wände des Tanks in den Innentank gelangen kann. In anderen Worten ausgedrückt wird die Güte des Vakuums verringert, wenn der im Innentank herrschende (und kontinuierlich gemessene) Betriebsmittel-Druck unter einen gewünschten Minimalwert absinkt. Gesamthaft betrachtet wird mit dieser Weiterbildung mittels Inbetriebnahme oder Außerbetriebsetzen der Vakuumpumpe die Güte des Vakuums in Abhängigkeit vom im Innentank herrschenden Druck sowie von der dort herrschenden Temperatur geregelt. Dabei kann für eine Verringerung der Vakuumgüte in der Isolationsschicht durch Öffnen eines geeignet vorgesehenen Ventils eine geringe Menge von Umgebungsluft in die Vakuum-Isolationsschicht eingeführt werden; es kann aber auch eine gezielte Degradierung des „Nahezu-Vakuums” der Isolationsschicht mit einem Gas erfolgen, welches eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt.
  • Vorteilhafterweise kann eine erfindungsgemäß vorgesehene Vakuumpumpe auch bei Auftreten einer Leckage am Vakuum genutzt werden, um einen vollständigen Verlust des Vakuums zu verhindern oder zumindest zu verzögern. Somit kann ein Öffnen von Sicherheitseinrichtungen bei Verlust des Vakuums bedingt durch den dann schnell ansteigenden Wärmeeintrag und Tankdruck gänzlich verhindert oder zeitlich so stark verzögert werden, dass ausreichend Zeit für geeignete Maßnahmen und zur Warnung besteht. Insbesondere jedoch kann der Herstellprozess für einen erfindungsgemäß eingesetzten Tank/Speicherbehälter wesentlich verkürzt und damit auch kostenseitig optimiert werden, weil der Ausheiz- und Evakuierprozess stark verkürzt werden oder sogar teilweise entfallen kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006025657 [0001]
    • DE 102006057663 A1 [0002]
    • DE 102008031344 A1 [0003]
    • DE 102006025657 A1 [0004]
    • DE 69516117 T2 [0005]

Claims (10)

  1. Fahrzeug-Tanksystem zur Speicherung eines Betriebsstoffes in tiefkaltem Zustand, bestehend aus einem den Betriebsstoff aufnehmenden Innentank und einer diesen unter Bildung einer annähernd ein Vakuum darstellenden Isolationsschicht umhüllenden Außenhaut, gekennzeichnet durch eine permanent im Fahrzeug vorgesehene und an die Isolationsschicht angeschlossene Vakuumpumpe, mittels derer die Güte des Vakuums steigerbar ist, wenn die Vakuum-Güte vorgegebenen Anforderungen nicht genügt.
  2. Fahrzeug-Tanksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe direkt oder in indirekt von einem Antriebssystem des Fahrzeugs angetrieben wird.
  3. Fahrzeug-Tanksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wandler zur Erzeugung von Antriebsenergie für die Vakuumpumpe vorgesehen ist, der mit einer in Stillstandphasen des Fahrzeugs aufgrund einer Druckerhöhung im Innentank abgeblasenen Teilmenge von Betriebsstoff betreibbar ist.
  4. Fahrzeug-Tanksystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, mittels derer die Güte des Vakuums in der Isolationsschicht gezielt verringerbar ist.
  5. Fahrzeug-Tanksystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe als Turbomolekularpumpe ausgebildet ist.
  6. Betriebsverfahren für ein Fahrzeug-Tanksystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe wegen mangelnder Vakuum-Güte in Betrieb genommen wird, wenn die Höhe des Absolutdrucks in der Vakuum-Isolationsschicht oder einer mit diesem positiv korrelierenden Ersatzgröße einen Grenzwert überschreitet oder wenn eine mit dem Absolutdruck negativ korrelierende Ersatzgröße einen Grenzwert unterschreitet.
  7. Betriebsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe solange betrieben wird, bis der Absolutdruck oder die Ersatzgröße hierfür wieder im gewünschten Bereich liegt.
  8. Betriebsverfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe nur betrieben wird, falls ein den Betriebsstoff verarbeitender Energiewandler betrieben wird oder eine externe Energiequelle für die Vakuumpumpe zur Verfügung steht.
  9. Betriebsverfahren für ein Fahrzeug-Tanksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe nur in Betriebsphasen des Fahrzeugs, in denen dessen Antriebssystem nicht mit maximaler Leistungsabgabe arbeitet, betrieben wird.
  10. Betriebsverfahren für ein Fahrzeug-Tanksystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Vorrichtung zur Vergrößerung des Absolutdrucks in der Isolationsschicht solchermaßen ein größerer Wärmeeintrag über die Außenhaut in den Innentank eingestellt wird, dass sich im Innentank ein gewünschtes Druckniveau des Betriebsstoffes aufbaut.
DE201210204820 2012-03-26 2012-03-26 Fahrzeug-Tanksystem zur Speicherung eines Betriebsstoffes in tiefkaltem Zustand Withdrawn DE102012204820A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210204820 DE102012204820A1 (de) 2012-03-26 2012-03-26 Fahrzeug-Tanksystem zur Speicherung eines Betriebsstoffes in tiefkaltem Zustand
PCT/EP2013/053024 WO2013143775A1 (de) 2012-03-26 2013-02-14 Fahrzeug-tanksystem zur speicherung eines betriebsstoffes in tiefkaltem zustand
EP13703849.3A EP2831489A1 (de) 2012-03-26 2013-02-14 Fahrzeug-tanksystem zur speicherung eines betriebsstoffes in tiefkaltem zustand
US14/496,944 US20150028039A1 (en) 2012-03-26 2014-09-25 Vehicle Tank System for Storing a Fuel in an Extremely Cold State

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210204820 DE102012204820A1 (de) 2012-03-26 2012-03-26 Fahrzeug-Tanksystem zur Speicherung eines Betriebsstoffes in tiefkaltem Zustand

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102012204820A1 true DE102012204820A1 (de) 2013-09-26

Family

ID=47710188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201210204820 Withdrawn DE102012204820A1 (de) 2012-03-26 2012-03-26 Fahrzeug-Tanksystem zur Speicherung eines Betriebsstoffes in tiefkaltem Zustand

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20150028039A1 (de)
EP (1) EP2831489A1 (de)
DE (1) DE102012204820A1 (de)
WO (1) WO2013143775A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015110216A1 (de) 2014-01-24 2015-07-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur verstärkung des vakuums an einem vakuumisolierten speicherbehälter eines fahrzeugs sowie evakuierstation
DE102015203702A1 (de) 2015-03-02 2016-09-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Bestimmung der Isolationsgüte eines kryogenen Druckbehälters sowie Kraftfahrzeug mit einem kryogenen Druckbehälter
DE102016216525A1 (de) 2016-09-01 2018-03-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit kryogenem Druckbehälter
DE102016216551A1 (de) * 2016-09-01 2018-03-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Bestimmen der Isolationsgüte eines Druckbehälters zum Speichern eines Brennstoffs, insbesondere von Wasserstoff, in einem Fahrzeug und Druckbehältersystem für ein Fahrzeug, umfassend einen Druckbehälter zum Speichern eines Brennstoffs, insbesondere von Wasserstoff
EP4306841A1 (de) * 2023-09-07 2024-01-17 Pfeiffer Vacuum Technology AG Fluidtank

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015203703A1 (de) 2014-03-27 2015-10-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug-Tanksystem zur Speicherung eines Betriebsstoffes in tiefkaltem Zustand
DE102014207300B4 (de) * 2014-04-16 2021-07-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Tanks, insbesondere eines Kraftfahrzeugtanks
DE102014226545A1 (de) * 2014-12-19 2016-06-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit einem kryogenen Druckbehälter und Verfahren zum Betanken eines kryogenen Druckbehälters eines Kraftfahrzeuges
DE102016216572A1 (de) * 2016-09-01 2018-03-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Überwachen eines Druckbehältersystems in einem Fahrzeug und Druckbehältersystem in einem Fahrzeug
DE102016223693A1 (de) * 2016-11-29 2018-05-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Steuereinheit zur Überwachung eines Drucktanksystems
JP2023550615A (ja) * 2020-11-23 2023-12-04 チャート・インコーポレーテッド ゲッター材料、それを収容するタンク、および水素を吸収するためにゲッター材料を作って使用する方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69516117T2 (de) 1994-01-19 2001-01-11 Elcold Tectrade I S Hobro Thermische isolation mit einem vakuum
DE102006025657A1 (de) 2006-06-01 2007-12-06 Bayerische Motoren Werke Ag Vorrichtung zur Förderung von kryogen gespeichertem Kraftstoff
DE102006057663A1 (de) 2006-12-07 2008-06-12 Bayerische Motoren Werke Ag Wärmeisolationsschichtanordnung und Gaslanze,Isolationsvorrichtung und Verfahren zum Evakuieren und/oder Begasen der Wärmeisolationsschichtanordnung
DE102008031344A1 (de) 2008-07-02 2010-01-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Betriebsverfahren für einen mit einer Vakuumisolation versehenen Kryotank eines Kraftfahrzeugs

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1073641A (en) * 1911-07-06 1913-09-23 Wesley Linford Smith Apparatus for preserving organic substances.
US2830444A (en) * 1956-07-17 1958-04-15 Constock Liquid Methane Corp Apparatus for storing and utilizing volatile hydrocarbons and the like
FR2535831B1 (fr) * 1982-11-05 1985-07-12 Gaz Transport Procede pour ameliorer l'isolation thermique d'une cuve destinee au stockage d'un gaz liquefie et cuve correspondante
DE4443079C2 (de) * 1994-12-03 1996-10-31 Messer Griesheim Gmbh Verfahren zum Verdampfen von tiefkalt verflüssigten Gasen
DE10335245A1 (de) * 2003-08-01 2005-03-03 Bayerische Motoren Werke Ag Kryotank-System zum Speichern von Brennstoff
JP4633370B2 (ja) * 2004-02-17 2011-02-16 財団法人国際科学振興財団 真空装置
DE102007016974B4 (de) * 2007-04-10 2017-06-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Behältersysstem mit einer Vakuum-Isolationshülle, insbesondere Fahrzeug-Kryotank

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69516117T2 (de) 1994-01-19 2001-01-11 Elcold Tectrade I S Hobro Thermische isolation mit einem vakuum
DE102006025657A1 (de) 2006-06-01 2007-12-06 Bayerische Motoren Werke Ag Vorrichtung zur Förderung von kryogen gespeichertem Kraftstoff
DE102006057663A1 (de) 2006-12-07 2008-06-12 Bayerische Motoren Werke Ag Wärmeisolationsschichtanordnung und Gaslanze,Isolationsvorrichtung und Verfahren zum Evakuieren und/oder Begasen der Wärmeisolationsschichtanordnung
DE102008031344A1 (de) 2008-07-02 2010-01-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Betriebsverfahren für einen mit einer Vakuumisolation versehenen Kryotank eines Kraftfahrzeugs

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015110216A1 (de) 2014-01-24 2015-07-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur verstärkung des vakuums an einem vakuumisolierten speicherbehälter eines fahrzeugs sowie evakuierstation
DE102015203702A1 (de) 2015-03-02 2016-09-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Bestimmung der Isolationsgüte eines kryogenen Druckbehälters sowie Kraftfahrzeug mit einem kryogenen Druckbehälter
DE102016216525A1 (de) 2016-09-01 2018-03-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit kryogenem Druckbehälter
DE102016216551A1 (de) * 2016-09-01 2018-03-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Bestimmen der Isolationsgüte eines Druckbehälters zum Speichern eines Brennstoffs, insbesondere von Wasserstoff, in einem Fahrzeug und Druckbehältersystem für ein Fahrzeug, umfassend einen Druckbehälter zum Speichern eines Brennstoffs, insbesondere von Wasserstoff
EP4306841A1 (de) * 2023-09-07 2024-01-17 Pfeiffer Vacuum Technology AG Fluidtank

Also Published As

Publication number Publication date
US20150028039A1 (en) 2015-01-29
EP2831489A1 (de) 2015-02-04
WO2013143775A1 (de) 2013-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012204820A1 (de) Fahrzeug-Tanksystem zur Speicherung eines Betriebsstoffes in tiefkaltem Zustand
EP2909524B1 (de) Verfahren zum befüllen einer kraftstoffspeicheranlage eines kraftfahrzeugs
DE102016014928A1 (de) Kraftstoffsystem mit einem Tank zum Speichern von Flüssiggas als Kraftstoff
DE102010063016A1 (de) Rekuperationselektrolyse
DE102015206782A1 (de) Verfahren zum Betanken eines kryogenen Druckbehälters eines Kraftfahrzeuges
DE102017205642A1 (de) Verfahren zur Entsorgung von Brennstoff und Kraftfahrzeug mit Brennstoffkonverter
EP3366502B1 (de) Klimaanlage für ein fahrzeug
DE102016217643A1 (de) Druckbehältersystem mit einer Temperaturüberwachungsvorrichtung sowie Verfahren zum Überwachen einer Temperatur
DE102017208807A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem Druckbehälter
DE102015218986A1 (de) Verfahren zum Abführen von Brennstoff aus einem Druckbehältersystem durch eine externe Brennstoffleitung sowie Druckbehältersystem
WO2016091578A1 (de) Verfahren zum betrieb eines thermochemischen wärmespeichers
WO2011003384A2 (de) Vorrichtung zum antreiben eines kraftfahrzeugs
DE102012218856A1 (de) Kraftstoffspeicheranlage eines Kraftfahrzeugs
DE102017212424A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines kryogenen Druckbehälters
EP3319832B1 (de) Fahrzeug, aufweisend ein solarpanel zur erzeugung von elektrischer energie
DE102017011715A1 (de) Verfahren zur Regeneration einer Brennstoffzelle
DE102016220345A1 (de) Druckbehältersystem und Betriebsmittelversorgungssystem für ein Kraftfahrzeug
DE102016220994A1 (de) Kraftfahrzeug mit Ausströmöffnungen für Brennstoff und Verfahren zum Ablassen von Brennstoff
DE102016209025A1 (de) Kryogenes Druckbehältersystem für ein Kraftfahrzeug
DE102016222670A1 (de) Verfahren, Brennstoffzellensystem und Fortbewegungsmittel mit bedarfsweisem Leistungsderating
DE102015215066A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems von einem Kraftfahrzeug
DE102008002698A1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer oder mechanischer Energie, sowie Verfahren zum Betrieb derselben
WO2015110216A1 (de) Verfahren zur verstärkung des vakuums an einem vakuumisolierten speicherbehälter eines fahrzeugs sowie evakuierstation
DE102015008563A1 (de) Vorrichtung zur Kühlung eines Druckgasbehälters
DE102015209028A1 (de) Kryogenes Druckbehältersystem

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R163 Identified publications notified

Effective date: 20131223

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee