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Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Löschvorrichtung. Ferner betrifft die hier offenbarte Technologie ein Verfahren zum Löschen eines Fahrzeugbrandes.
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Ein Fahrzeugbrand ist beispielsweise der Brand eines PKW, LKW oder Busses, oder auch eines motorisierten Zweirades. Fahrzeugbrände können gefährlich sein. Für automobile Anwendungen existieren daher Feuerlöschanlagen. Die Löschschutzmaßnahme wird i.d.R. über ein elektronisches System mit einer entsprechenden Sensorik in Verbindung mit einer Steuerung und geeigneten elektrischen oder mechanischen Aktoren (z.B. Lot oder Glasbulbs/-kolben) ausgelöst. Wird die Löschschutzmaßnahme elektronisch ausgelöst, wird diese über die Bordstromversorgung versorgt. Diese kann jedoch je nach Art des Fahrzeugbrands nicht 100% ausfallsicher sein. Ferner wäre das System nicht verfügbar, wenn die Batterie des Kraftfahrzeuges leer ist.
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Die Schutzreaktion (Löschung) auslösende Sensorik kann i.d.R. nur Temperaturerhöhungen in direkter Nachbarschaft zur Sensorik detektieren. Befindet sich ein Brandherd entfernt von der Sensorik, wird die Löschung stark verzögert oder gar nicht ausgelöst. Wenn man einen Fahrzeugbrand in den ersten Minuten des Entstehens bekämpft, wird das Kraftfahrzeug meistens weniger beschädigt. Daher ist es vorteilhaft, lokale Fahrzeugbrände schnell und sicher zu detektieren.
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Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, die Nachteile der vorbekannten Lösungen zu verringern oder zu beheben. Insbesondere ist es eine Aufgabe der hier offenbarten Technologie, eine hochverfügbare Löschungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, die zweckmäßig einfach, robust und kostengünstig aufgebaut sein kann und ferner bevorzugt auch wenig Bauraum beansprucht und dabei bevorzugt auch lokale Hitzeeinwirkungen sicher detektieren kann. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
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Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Löschvorrichtung zur Löschung eines Fahrzeugbrandes.
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Die Löschvorrichtung des Kraftfahrzeugs umfasst mindestens einen thermoelektrischen Generator. Thermoelektrische Generatoren als solche sind bekannt. Thermoelektrische Generatoren, auch TE-Generatoren genannt, sind Geräte, welche elektrische Energie aus Wärme gewinnen können. Anders als übliche Wärmekraftmaschinen enthalten sie keinerlei bewegliche Teile. Sie basieren auf dem thermoelektrischen Effekt (Seebeck-Effekt) in Halbleitern. Hierbei werden i.d.R. zwei unterschiedlich dotierte (n-dotierte bzw. p-dotierte) Versionen eines Halbleitermaterials (z. B. Bismuttellurit, Bismutantimonit, Bleitellurit oder Eisendisilizid) mit möglichst hohem Seebeck-Koeffizienten verwendet.
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Bevorzugt kann die Löschvorrichtung mehrere thermoelektrische Generatoren umfassen, die an verschiedenen Stellen des Kraftfahrzeugs angeordnet sind.
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Der mindestens eine thermoelektrische Generator kann ausgebildet sein, einen lokalen Fahrzeugbrand zu detektieren. Dazu kann vorgesehen sein, dass ein lokaler Fahrzeugbrand den thermoelektrischen Generator derart erwärmt, dass dieser ein für einen lokalen Fahrzeugbrand indikatives Signal generiert, beispielsweise einen elektrischen Strom oder ein elektrisches Steuersignal. Vorteilhaft kann der mindestens eine thermoelektrische Generator also als Sensor zur Erkennung eines Fahrzeugbrands eingesetzt werden.
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Zweckmäßig kann der mindestens eine thermoelektrische Generator eine Vielzahl miteinander verschalteter thermoelektrische Elemente umfassen (z.B. in Form einer Generator-Matte), deren durch Wärmeentwicklung erzeugte elektrische Energie dem Steuergerät bereitgestellt wird. Vorteilhaft werden die mehreren thermoelektrischen Elemente so verschaltet, wie es in der deutschen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer
DE 10 2013 220 388 A1 offenbart ist. Die Offenbarung der Patentanmeldung DE 10 2013 220 388 A1 bezüglich der Verschaltung der mehreren thermoelektrischen Elemente (dort „mehrere thermoelektrische Generatoren“) sowie die einzelnen Komponenten der Schaltung (z. B.: Kondensator, etc.) wird hiermit per Verweis hier mit aufgenommen.
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Vorliegend können also mehrere thermoelektrische Generatoren eine Vielzahl miteinander verschalteter thermoelektrische Elemente (z.B. in Form einer Generator-Matte), wobei die Generatoren und die Elemente jeweils ausgebildet sein können eine Brandstelle zu lokalisieren.
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Die Löschvorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass im Brandfall die Löschvorrichtung durch den mindestens einen thermoelektrischen Generator mit Strom versorgbar ist. Insbesondere kann die Löschungsvorrichtung also als autarkes System ausgestaltet sein, welches nicht an einer externen Energiequelle (z.B. Batterie) angeschlossen sein muss. Der mindestens eine thermoelektrische Generator ist zweckmäßig derart ausgebildet, dass er aufgrund einer durch den lokalen Fahrzeugbrand verursachten Temperaturerhöhung am thermoelektrischen Generator ausreichend Strom erzeugt, um die weiteren Komponenten der Löschvorrichtung mit Strom zu versorgen. Bevorzugt sind die weiteren Komponenten der Löschvorrichtung so gestaltet, dass der gesamte Strombedarf der Komponenten der Löschvorrichtung geringer ist als der maximale Strom, den der mindestens eine thermoelektrische Generator im Falle eines lokalen Fahrzeugbrandes erzeugen kann. Die weiteren Komponenten der Löschvorrichtung können beispielsweise ein Steuergerät und/oder Aktuatoren sein, das/die im Brandfall die Löschung des Fahrzeugbrandes initiieren und/oder einen Feuernotruf z.B. über ein E-Call-System absetzen könnten. Solche Aktuatoren zur Bekämpfung eines Fahrzeugbrandes und zur Absetzung eines automatischen Notrufes sind bekannt. Beispiele für solche Komponenten sind:
- – eine pyrotechnisch ausgelöste Löschanlage, z. B. durch ein Ventil das ähnlich einer Airbag-Auslösung ausgelöst wird; oder
- – ein E-Call-System.
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Die Löschvorrichtung umfasst bevorzugt ein Steuergerät, das ausgebildet ist, durch den mindestens einen thermoelektrischen Generator initialisiert zu werden. Das Steuergerät ist ferner ausgebildet, den Löschvorgang des lokalen Fahrzeugbrandes zu löschen, indem es zweckmäßig die Aktuatoren der Löschvorrichtung basierend auf den Input des mindestens einen thermoelektrischen Generators entsprechend ansteuert. Zweckmäßig ist das Steuergerät eingerichtet, nur die Aktuatoren zur Löschung des Fahrzeugbrandes zu betätigen, die zur Löschung des lokalen Fahrzeugbrandes erforderlich sind, insbesondere die Aktuatoren benachbart zum lokalen Fahrzeugbrand bzw. die in den entsprechenden Zuleitungen angeordnet sind. Bevorzugt kommt ein Steuergerät zum Einsatz, welches den mindestens einen thermoelektrischen Generator überwacht. Das Steuergerät kann anhand der Rückmeldung von dem mindestens einen thermoelektrischen Generator den Fahrzeugbrand lokalisieren. Anschließend kann mindestens ein Verteilerventil so geschaltet werden, dass der lokale Fahrzeugbrand auch lokal gelöscht wird.
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Der mindestens eine thermoelektrische Generator kann in bzw. benachbart zu einer Komponente des Kraftfahrzeuges, insbesondere des Fahrzeugdachs, des Motorraums (bevorzugt: Motorhaube) und/oder des Kofferraums (bevorzugt Kofferraumklappe) ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der mindestens eine thermoelektrische Generator benachbart zu einer brennstoffführenden Komponente angeordnet sein. Die brennstoffführende Komponente kann beispielsweise eine wasserstoffführende Komponente sein. Der Begriff „brennstoffführend“ umfasst in diesem Zusammenhang Komponenten, in denen der Brennstoff gespeichert ist oder die den Brennstoff weiterleiten. Beispielsweise können die Komponenten einer Kraftstoffversorgungsanlage für ein Verbrennungsmotor sowie die Komponenten eines Anodensubsystems eines Brennstoffzellensystems als Brennstoffführende Komponenten angesehen werden. Insbesondere ist ein Druckbehälter eine brennstoffführende Komponente. „Benachbart“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich der mindestens eine thermoelektrische Generator und im geringen Abstand (z.B. weniger als 10cm) unmittelbar neben der Komponente, direkt an der Komponente angrenzend oder in der Komponente (z.B. auch Batterie, Wandler, Sitze oder Kopfstützen) angeordnet ist; insbesondere derart, dass ein lokaler Fahrzeugbrand der Komponente eine Erwärmung des thermoelektrischen Generators bewirkt. Zweckmäßig kann der mindestens eine thermoelektrische Generator benachbart zu einer Komponente ausgebildet sein, die die Fahrzeugkarosserie-Außenhaut nach oben, also in Richtung der Fahrzeughochachse, begrenzt. Die erwärmte Luft eines Fahrzeugbrandes steigt nach oben auf. Ist der mindestens eine thermoelektrische Generator weiter oben im Kraftfahrzeug angeordnet, so kann der thermoelektrische Generator besser lokale Fahrzeugbrände detektieren.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der mindestens eine thermoelektrische Generator zwischen der Außenhaut der Fahrzeugkarosserie und der/den Schicht(en) vorgesehen, die den Fahrgastinnenraum von der Karosserie abtrennt/abtrennen. Beispielsweise kann es sich bei der Schicht um eine Velours-Schicht bzw. um eine Stoffschicht handeln, die den Dachhimmel des Fahrgastinnenraums oder die Oberfläche eines Sitzes oder einer Kopfstütze ausbildet.
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Vorteilhaft kann der mindestens eine thermoelektrische Generator ein gedruckter thermoelektrischer Generator sein. Ein so hergestellter thermoelektrischer Generator ist besonders preisgünstig für eine Flächenanwendung herzustellen. Ferner kann ein solcher thermoelektrischen Generator an die verschiedenen Bauteilgeometrien der Kraftfahrzeuge angepasst sein, ohne dass dadurch hohe Herstellungskosten, beispielsweise durch kostspielige Werkzeuge, verursacht werden.
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Bevorzugt ist der mindestens eine thermoelektrische Generator flächig ausgebildet. Insbesondere kann der mindestens eine thermoelektrische Generator mindestens eine Fläche von ca. 100 cm2, bevorzugt von mindestens 500 cm2 oder mindestens 2.000 cm2 bedecken. Vorteilhaft kann ein solcher thermoelektrische Generator nicht nur lokale Fahrzeugbrände benachbart zu einem kleinen Sensor detektieren, sondern auch über eine große Fläche hinweg lokale Fahrzeugbrände aufspüren.
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Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner ein Verfahren zum Löschen eines Fahrzeugbrandes eines Kraftfahrzeuges, insbesondere mit der hier offenbarten Löschvorrichtung einschließlich thermoelektrischer Generator, Steuergerät, Aktuatoren, etc. mindestens ein thermoelektrischer Generator kann ein Steuergerät initialisieren, wenn ein Fahrzeugbrand detektiert wird.
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Das hier offenbarte Verfahren kann die Schritte umfassen: Detektieren eines lokalen Fahrzeugbrandes durch den mindestens einen thermoelektrischen Generator; und/oder lokales Löschen des lokalen Fahrzeugbrandes an der detektierten Stelle im Kraftfahrzeug.
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Das hier offenbarte Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach im Brandfall der mindestens eine thermoelektrische Generator die Löschvorrichtung zur Löschung des Fahrzeugbrandes autark mit Strom versorgt. Das hier offenbarte Verfahren bzw. das hier offenbarte Kraftfahrzeug kann eingerichtet sein, mindestens ein (Not)signal an einen Dritten zu übertragen, wenn ein Fahrzeugbrand detektiert wurde und/oder wenn die Löschvorrichtung aktiviert bzw. initiiert wurde. Ein solches Signal kann beispielsweise ein E-Call sein. Die Kommunikation kann über vorbekannte kabellose Kommunikationswege erfolgen. Der Dritte kann beispielsweise der Fahrzeughalter, Rettungskräfte, oder sonstige Dritte sein.
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Es kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Signal Informationen bereitstellt:
- – über den Fahrzeugbrand beinhalten, beispielsweise dessen Ort und/oder Umfang;
- – über etwaige Insassen bereitstellen, beispielsweise indem Signale einer Sitzerkennung übermittelt werden;
- – Informationen über die Position des Kraftfahrzeuges
- – über den Zustand der Kraftstoffversorgungsanlage umfassen, insbesondere über einen gegebenenfalls verbauten Druckbehälter über den Fahrzeugtyp (z.B. Hersteller, Typenbezeichnung, Baujahr, etc.);
- – über die Art des Antriebs des Kraftfahrzeuges (z.B. FCEV, BEV, HEV, PHEV, etc);
- – ob sich ein Unfall ereignet hat, oder nicht; und/oder
- – von mindestens ein Umfelderkennungssystem des Kraftfahrzeuges (z.B. Radarsensor, Kamera, etc.)
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Das mindestens eine Signal kann den Dritten dabei helfen, die weiteren Maßnahmen zu bestimmen bzw. vorzubereiten. Dieser Aspekt ist unabhängig von der Löschvorrichtung mit einem thermoelektrischen Generator, obwohl dieser bevorzugt ist. Mit anderen Worten ist auch ganz allgemein ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren offenbart bei dem ein Fahrzeugbrand detektierbar ist bzw. wird, und wobei das mindestens eine Signal an einen Dritten übertragbar ist bzw. übertragen wird, wenn ein Fahrzeugbrand detektiert wurde und/oder wenn ein Steuergerät initiiert wurde.
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Die hier offenbarte Technologie umfasst ein Verfahren, wonach die Löschung des Fahrzeugbrandes initiiert werden kann, wenn ein erster Wärmestrom-Grenzwert am mindestens einen thermoelektrischen Generator überschritten wird, und wobei eine Druckentlastung eines Druckbehälters ausgelöst werden kann, wenn ein zweiter Wärmestrom-Grenzwert am thermoelektrischen Generator überschritten wird. Der zweite Wärmestrom-Grenzwert ist dabei zweckmäßig größer als der erste Wärmestrom-Grenzwert. Somit kann bevorzugt gestaffelt vorgegangen werden. Zunächst wird versucht, den lokalen Brand zu löschen. Falls jedoch trotz dieser Bemühungen die Temperatur weiter ansteigt, kann zur Sicherheit der Druck Behälter ab den zweiten Wärmestrom-Grenzwert der Druckbehälter druckentlastet werden. Systeme zur Druckentlastung eines Druckbehälters sind hinreichend bekannt. Vorteilhaft kann eine Druckentlastung vorgesehen sein, wie sie in der deutschen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer
DE 10 2013 220 388 A1 offenbart ist. Die Offenbarung der Patentanmeldung DE 10 2013 220 388 A1 bezüglich der Druckentlastung (dort „Sicherheitseinrichtung“) sowie die einzelnen Komponenten der Sicherheitseinrichtung (z. B.: „Druckentlastungseinrichtung“, etc.) wird hiermit per Verweis hier mit aufgenommen.
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Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie druckbare thermoelektrische Generatoren, die großflächig im Fahrzeug verteilt (z.B. unter Verkleidungsbauteilen) sein können. Entsteht ein Fahrzeugbrand, werden die thermoelektrischen Generatoren erwärmt und erzeugen elektrische Energie. Je größer die erwärmte thermoelektrische Generator-Fläche ist, desto größer ist die erzeugte elektrische Leistung. Die Höhe der elektrischen Leistung kann daher ein Maß für das Ausmaß des thermischen Ereignisses (z.B. Brand) sein. Die thermoelektrischen Generatoren übernehmen in dieser ersten Funktion die Funktion der Detektion eines thermischen Ereignisses. Bevorzugt werden die thermoelektrischen Generatoren gedruckt. Sie können vorteilhaft großflächig im Fahrzeug verteilt sein. Bevorzugt sind dabei die thermoelektrischen Generators an hohe gelegene Positionen (z.B. Dach oder, Motorhaube, Heckklappe oder in den Kopfstützen) installiert, da der Wärmestrom sich nach oben bewegt. Die Wahrscheinlichkeit der Detektion eines Fahrzeugbrandes ist daher sehr hoch. Eine Detektion der genauen Positionen des Brandherdes innerhalb des Fahrzeuges könnte ebenso von den thermoelektrischen Generatoren abgedeckt werden, indem man Wirkungsradien oder Teilbereiche definiert. Im Weiteren kann dadurch eine spezielle Steuerung der Löschleitungen realisiert werden, die exakt den Brandherd bekämpft.
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Die zweite Funktion der thermoelektrischen Generatoren besteht in der Bereitstellung der Energie für das E/E-System. Das E/E-System umfasst hier mindestens einen thermoelektrischen Generator, ein Steuergerät und mindestens einen Aktuator (z.B. Ventil, auch pyrotechnisch aktiviert) für die Löschfunktion, sowie das Übersenden des mindestens einen Signals die (E-Call-Funktion). Auf diese Weise kann die „elektronisch aktivierbare und autark arbeitende Löschvorrichtung“ unabhängig von der Bordstromversorgung sein. Die thermoelektrischen Generatoren arbeiten also gleichzeitig als Detektor und Energiequelle.
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Die hier offenbarte Technologie wird anhand der schematischen 1 erläutert. Die schematische 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 100 in der Draufsicht sowie in der Seitenansicht. Über der Fahrzeugkarosserie verteilt sind mehrere thermoelektrische Generatoren 110 angeordnet. Diese thermoelektrischen Generatoren sind benachbart zum Motorraum bzw. zu Motorhaube, benachbart zum Fahrzeugdach bzw. Fahrzeughimmel und benachbart zum Kofferraum bzw. zum Kofferraumdeckel ausgebildet. Jeder einzelne dieser thermoelektrischen Generatoren ist flächig ausgebildet und in der entsprechenden Komponente des Kraftfahrzeuges integriert. Vorteilhaft ist der mindestens eine thermoelektrische Generator also weder von außen noch vom Fahrzeuginnenraum her sichtbar.
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Aus Gründen der Leserlichkeit wurde vereinfachend der Ausdruck „mindestens ein(e)“ teilweise weggelassen. Sofern ein Merkmal der hier offenbarten Technologie in der Einzahl bzw. unbestimmt beschrieben ist (z.B. der/ein thermoelektrische Generator, etc.) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B. der mindestens eine thermoelektrische Generator, etc.).
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Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013220388 A1 [0009, 0022]
