DE102016216572A1 - Method for monitoring a pressure vessel system in a vehicle and pressure vessel system in a vehicle - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Überwachen eines Druckbehältersystems (10) in einem Fahrzeug aufgezeigt, wobei das Druckbehältersystem (10) einen Druckbehälter (20) zum Speichern eines Brennstoffs, insbesondere von Wasserstoff, umfasst, wobei der Druckbehälter (20) einen Innenbehälter (23) zum Speichern des Brennstoffs, einen Außenbehälter (22) und einen zwischen dem Innenbehälter (23) und dem Außenbehälter (22) angeordneten evakuierten Zwischenraum (25) zur Wärmeisolierung umfasst, folgende Schritte umfassend: Erfassen des Drucks in dem Zwischenraum (25) zu einem ersten Zeitpunkt und zu einem zweiten Zeitpunkt, wobei der zweite Zeitpunkt zeitlich nach dem ersten Zeitpunkt liegt; Vergleichen des Druckanstiegs pro Zeiteinheit zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt mit einem Maximalanstiegswert und/oder Vergleichen des erfassten Drucks zum ersten Zeitpunkt und/oder zum zweiten Zeitpunkt mit einem Druckgrenzwert; Feststellen, dass der Zwischenraum (25) keine Wärmeisolierungsfunktion mehr erfüllt, wenn der Druckanstieg pro Zeiteinheit oberhalb des Maximalanstiegswerts und/oder der erfasste Druck zum ersten Zeitpunkt und/oder zum zweiten Zeitpunkt oberhalb des Druckgrenzwerts liegt; und Erzeugen eines Hinweissignals, wenn festgestellt wird, dass der Zwischenraum (25) keine Wärmeisolierungsfunktion mehr erfüllt.A method for monitoring a pressure vessel system (10) in a vehicle is shown, wherein the pressure vessel system (10) comprises a pressure vessel (20) for storing a fuel, in particular hydrogen, wherein the pressure vessel (20) comprises an inner vessel (23) for Storing the fuel, comprising an outer container (22) and an evacuated space (25) for thermal insulation disposed between the inner container (23) and the outer container (22), comprising the steps of: detecting the pressure in the space (25) at a first time and at a second time, the second time being later than the first time; Comparing the pressure increase per unit time between the first time and the second time with a maximum rise value and / or comparing the detected pressure at the first time and / or the second time with a pressure limit; Determining that the gap (25) no longer performs a thermal isolation function when the pressure rise per unit time is above the maximum rise value and / or the sensed pressure is above the pressure threshold at the first time and / or at the second time; and generating an indication signal when it is determined that the gap (25) no longer satisfies a thermal insulation function.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Druckbehältersystems in einem Fahrzeug und ein Druckbehältersystem in einem Fahrzeug.The invention relates to a method for monitoring a pressure vessel system in a vehicle and a pressure vessel system in a vehicle.
Hochdruckgasbehältersysteme (auch „CGH2-Systeme” genannt) sind ausgebildet, bei Umgebungstemperaturen Brennstoff dauerhaft bei einem Druck von über ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), ferner bevorzugt von über ca. 500 barü und besonders bevorzugt von über ca. 700 barü zu speichern.High-pressure gas tank systems (also called "CGH2 systems") are designed to permanently heat fuel at ambient temperatures at a pressure of about 350 bar (= overpressure relative to the atmospheric pressure), furthermore preferably above about 500 bar and more preferably above about 700 to save cash.
Kryogene Druckbehältersysteme (auch „CcH2-Systeme” genannt) sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise offenbart die
Kryogene Druckbehälter zum Speichern von Brennstoff, insbesondere von Wasserstoff, umfassen einen Außenbehälter, einen Innenbehälter zum Speichern des Brennstoffs und einen evakuierten Zwischenraum zur Wärmeisolierung zwischen dem Außenbehälter und dem Innenbehälter. Durch die Wärmeisolierung in Form des evakuierten Zwischenraums wird der Wärmemengeneintrag aus der Umgebung in den Brennstoff in dem Innenbehälter gering gehalten.Cryogenic pressure vessels for storing fuel, particularly hydrogen, include an outer vessel, an inner vessel for storing the fuel, and an evacuated space for thermal insulation between the outer vessel and the inner vessel. Due to the heat insulation in the form of the evacuated interspace, the amount of heat input from the environment into the fuel in the inner container is kept low.
Die Wärmeisolierung stellt sicher, dass sich der kryogene Brennstoff nur sehr langsam erwärmt. Mit der Erwärmung des Brennstoffs steigt der Druck des Brennstoffs im kryogenen Druckbehälter bzw. im Innenbehälter. Bei Erreichen eines Druckgrenzwerts bzw. Überschreiten des Druckgrenzwerts/Druckhöchstwerts bzw. des maximalen Betriebsdrucks des Druckbehälters, muss Brennstoff aus dem Druckbehälter in die Umgebung bzw. Umwelt abgelassen werden, da ansonsten unter ungünstigen Umständen eine Beschädigung des Druckbehälters droht.The thermal insulation ensures that the cryogenic fuel heats up only very slowly. With the heating of the fuel, the pressure of the fuel in the cryogenic pressure vessel or in the inner container increases. Upon reaching a pressure limit or exceeding the pressure limit / maximum pressure or the maximum operating pressure of the pressure vessel, fuel from the pressure vessel in the environment or environment must be drained, otherwise under unfavorable circumstances, damage to the pressure vessel threatens.
Wenn Luft bzw. Gas in den evakuierten Zwischenraum eindringt, z. B. durch ein Loch oder eine undichte Stelle, wird das Vakuum in dem Zwischenraum zerstört bzw. verschlechtert. Dies führt zu einem (unter Umständen plötzlichen bzw. schnellen) Druckanstieg in dem Zwischenraum. Dadurch steigt der Wärmeeintrag pro Zeiteinheit bzw. der Wärmemengenstrom aus der Umgebung in den Brennstoff in dem Druckbehälter. Folglich steigt der Druck des Brennstoffs bis unter Umständen ein maximaler Betriebsdruck des Druckbehälters erreicht oder (minimal) überschritten wird. Dann muss Brennstoff aus dem Druckbehälter durch eine Druckentlastungseinrichtung aus dem Druckbehälter abgelassen werden, um unter ungünstigen Umständen eine mögliche Beschädigung des Druckbehälters auszuschließen. Die Druckentlastungsvorrichtung kann z. B. ein Sicherheitsventil und/oder eine Berstscheibe umfassen. Durch das Ablassen von Brennstoff aus dem Druckbehälter in die Umgebung bei Erreichen des maximalen Betriebsdrucks des Druckbehälters kann unter ungünstigsten Umständen, insbesondere in geschlossenen Räumen, ein Brennstoff-Luft-Gemisch mit Brand- und/oder Explosions- und/oder Erstickungsgefahr entstehen. Der Verlust des Vakuums im Zwischenraum kann (für den Fahrer und die Umgebung) unbemerkt passieren, so dass das Ablassen von Brennstoff aufgrund der Erwärmung des Brennstoffs in dem Druckbehälter durch die Umgebung überraschend bzw. unerwartet stattfindet. Der Fahrer bzw. Personen in der Umgebung des Fahrzeugs können somit keine entsprechenden Schutzmaßnahmen ergreifen bzw. sich in Sicherheit bringen.If air or gas penetrates into the evacuated space, z. B. by a hole or a leak, the vacuum in the space is destroyed or deteriorated. This leads to a (possibly sudden or rapid) pressure increase in the gap. As a result, the heat input per unit time or the amount of heat flow from the environment in the fuel in the pressure vessel increases. Consequently, the pressure of the fuel increases until under certain circumstances a maximum operating pressure of the pressure vessel is reached or (minimally) exceeded. Then, fuel must be drained from the pressure vessel by a pressure relief device from the pressure vessel to exclude under unfavorable circumstances possible damage to the pressure vessel. The pressure relief device may, for. B. include a safety valve and / or a rupture disc. By discharging fuel from the pressure vessel into the environment upon reaching the maximum operating pressure of the pressure vessel can under unfavorable circumstances, especially in confined spaces, a fuel-air mixture with fire and / or explosion and / or suffocation arise. The loss of vacuum in the gap may pass unnoticed (for the driver and the environment), so that the discharge of fuel due to the heating of the fuel in the pressure vessel by the environment takes place surprisingly or unexpectedly. The driver or persons in the vicinity of the vehicle can therefore not take appropriate protective measures or bring them to safety.
Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einige Nachteile der vorbekannten Lösungen zu verringern oder zu beheben. 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 der unabhängigen Patentansprüche und durch den Gegenstand des Patentanspruchs 10 der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.It is a preferred object of the technology disclosed herein to reduce or eliminate at least some of the disadvantages of the previously known solutions. Other preferred objects may result from the beneficial effects of the technology disclosed herein. The object (s) is / are solved by the subject matter of claim 1 of the independent claims and by the subject-matter of
Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Überwachen eines Druckbehältersystems in einem Fahrzeug gelöst, wobei das Druckbehältersystem einen Druckbehälter zum Speichern eines Brennstoffs, insbesondere von Wasserstoff, umfasst, wobei der Druckbehälter einen Innenbehälter zum Speichern des Brennstoffs, einen Außenbehälter und einen zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter angeordneten evakuierten Zwischenraum zur Wärmeisolierung umfasst, folgende Schritte umfassend: Erfassen des Drucks in dem Zwischenraum zu einem ersten Zeitpunkt und zu einem zweiten Zeitpunkt, wobei der zweite Zeitpunkt zeitlich nach dem ersten Zeitpunkt liegt; Vergleichen des Druckanstiegs pro Zeiteinheit zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt mit einem Maximalanstiegswert und/oder Vergleichen des erfassten Drucks zum ersten Zeitpunkt und/oder zum zweiten Zeitpunkt mit einem Druckgrenzwert; Feststellen, dass der Zwischenraum keine Wärmeisolierungsfunktion mehr erfüllt, wenn der Druckanstieg pro Zeiteinheit oberhalb des Maximalanstiegswerts und/oder der erfasste Druck zum ersten Zeitpunkt und/oder zum zweiten Zeitpunkt oberhalb des Druckgrenzwerts liegt; und Erzeugen eines Hinweissignals, wenn festgestellt wird, dass der Zwischenraum keine Wärmeisolierungsfunktion mehr erfüllt.In particular, the object is achieved by a method for monitoring a pressure vessel system in a vehicle, wherein the pressure vessel system comprises a pressure vessel for storing a fuel, in particular hydrogen, wherein the pressure vessel an inner container for storing the fuel, an outer container and between the inner container and comprising an evacuated space for heat insulation arranged in the outer container, comprising the steps of: detecting the pressure in the space at a first time and at a second time, the second time being later than the first time; Comparing the pressure increase per unit time between the first time and the second time with a maximum rise value and / or comparing the detected pressure at the first time and / or the second time with a pressure limit; Determining that the gap no longer satisfies a thermal insulation function when the pressure rise per unit time is above the maximum rise value and / or the detected pressure is above the pressure threshold at the first time and / or at the second time; and generating a notification signal if it is determined that the gap no longer fulfills a thermal insulation function.
Ein Vorteil hiervon ist, dass bei Feststellung, dass die Wärmeisolierungsfunktion des Zwischenraums nicht mehr vorhanden ist bzw. der Zwischenraum einen relativ hohen Druck, folglich daher kein Vakuum mehr aufweist und daher nur eine geringe Wärmeisolierungsfunktion hat und/oder das Vakuum in einem sehr kurzen Zeitraum (z. B. weniger als 10 Sekunden oder weniger als 1 Sekunde) zerstört wurde bzw. sich rapide verschlechtert hat, ein Hinweissignal erzeugt wird und auf Grundlage des Hinweissignals entsprechende Schutzreaktionen bzw. Sicherungsmaßnahmen ausgeführt werden können. Dies erhöht die Sicherheit des Druckbehältersystems. Auf einen Verlust des Vakuums bzw. eine Verschlechterung des Vakuums im Zwischenraum und/oder einen schnellen Druckanstieg (z. B. innerhalb von weniger als 1 Sekunde) oberhalb eines vorgegebenen Maximalanstiegswerts des Drucks in dem Zwischenraum kann somit auf Grundlage des Hinweissignals reagiert werden. Der Druckanstieg kann durch Bilden eines Verhältnisses zwischen der Differenz zwischen dem Druck in dem Zwischenraum zum zweiten Zeitpunkt und dem Druck in dem Zwischenraum zum ersten Zeitpunkt und der Differenz zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem ersten Zeitpunkt bestimmt werden:
Die Angabe, dass der Zwischenraum keine Wärmeisolierungsfunktion mehr erfüllt, umfasst auch, dass der Zwischenraum noch eine geringe Wärmeisolierungsfunktion aufweist. Wichtig für die Feststellung, dass der Zwischenraum keine Wärmeisolierungsfunktion mehr erfüllt, ist, dass der Zwischenraum kein (Hoch-)Vakuum mehr zur Wärmeisolierung aufweist oder dies in naher Zukunft droht. Der Zwischenraum kann mechanische Elemente zur Wärmeisolierung aufweisen. Wenn der Zwischenraum kein Vakuum bzw. kein ausreichend gutes/hohes Vakuum mehr aufweist, gilt dies als „der Zwischenraum erfüllt keine Wärmeisolierungsfunktion mehr”.The statement that the space no longer satisfies a heat-insulating function also includes that the space still has a small heat-insulating function. Important for determining that the gap no longer fulfills any thermal insulation function is that the gap no longer has (high) vacuum for thermal insulation or threatens to do so in the near future. The gap may have mechanical elements for thermal insulation. If the gap no longer has a vacuum or a sufficiently good / high vacuum, this is considered to be "the gap no longer fulfills any thermal insulation function".
Der Druckgrenzwert kann ein fest vorgegebener Wert des Drucks in dem Zwischenraum sein, z. B. 1·10–3 mbar oder 1·10–4 mbar oder 1·10–5 mbar. Vorstellbar ist auch, dass der Druckgrenzwert von der Umgebungstemperatur bzw. Außentemperatur abhängt. Der Druckgrenzwert kann von dem Druck in dem Zwischenraum beim ursprünglichen Vorhandensein des Vakuums (Soll- bzw. Idealzustand) abhängen. Wenn das Vakuum im Soll- bzw. Idealzustand z. B. einen Restdruck von 1·10–6 mbar aufweist, beträgt der Druckgrenzwert 1·10–4 mbar. Der Druckgrenzwert kann auch in einem festen Verhältnis zum ursprünglichen (Soll-)Druck in dem Zwischenraum stehen. Das Verhältnis zwischen ursprünglichem Druck/Solldruck und Druckgrenzwert kann z. B. ca. 1·10–4, ca. 1·10–3, ca. 1·10–2 oder ca. 1·10–1 betragen.The pressure limit may be a fixed value of the pressure in the gap, e.g. 1 × 10 -3 mbar or 1 × 10 -4 mbar or 1 × 10 -5 mbar. It is also conceivable that the pressure limit depends on the ambient temperature or outside temperature. The pressure limit may depend on the pressure in the gap in the initial presence of the vacuum (ideal state). If the vacuum in the desired or ideal state z. B. has a residual pressure of 1 · 10 -6 mbar, the pressure limit is 1 · 10 -4 mbar. The pressure limit may also be in fixed proportion to the original (target) pressure in the gap. The ratio between the original pressure / target pressure and pressure limit can be z. For example, about 1 × 10 -4 , about 1 × 10 -3 , about 1 × 10 -2, or about 1 × 10 -1 .
Der Maximalanstiegswert kann z. B. 1·10–1 mbar/Sekunde oder 1·10–2 mbar/Sekunde oder 1·10–3 mbar/Sekunde betragen. Andere Werte sind vorstellbar Der Druck in dem Zwischenraum kann in vorbestimmten Intervallen (z. B. zehnmal pro Sekunde oder einmal pro Sekunde) oder in anderen Zeitabständen gemessen werden. Der Zeitraum zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt kann z. B. 1/100 Sekunde, 1/10 Sekunde, eine halbe Sekunde, eine Sekunde, 10 Sekunden oder 30 Sekunden betragen.The maximum rise value can be z. 1 × 10 -1 mbar / second or 1 × 10 -2 mbar / second or 1 × 10 -3 mbar / second. Other values are conceivable The pressure in the gap may be measured at predetermined intervals (eg ten times per second or once per second) or at other time intervals. The period between the first time and the second time may, for. 1/100 second, 1/10 second, half second, one second, 10 seconds or 30 seconds.
Durch Erkennen, dass sich das Vakuum verschlechtert hat/zerstört wurde bzw. sich rapide verschlechtert hat, kann somit bereits antizipiert bzw. zu einem frühen Zeitpunkt bereits davon ausgegangen werden, dass der (vorgegebene) Druckgrenzwert erreicht bzw. überschritten wird.By recognizing that the vacuum has worsened / has been destroyed or has deteriorated rapidly, it can thus already be anticipated or, at an early point in time, already be assumed that the (predetermined) pressure limit value will be reached or exceeded.
Das Verfahren kann ferner folgende Schritte umfassen: Erfassen der Temperatur und des Drucks des Brennstoffs in dem Druckbehälter; Bestimmen der Dichte des Brennstoffs in dem Druckbehälter auf Basis der erfassten Temperatur und des erfassten Drucks; Vergleichen der Dichte mit einem Dichtewert, wobei der Dichtewert abhängig von der Umgebungstemperatur ist; und Feststellen, ob die Brennstoffdichte überkritisch oder unterkritisch ist, abhängig vom Ergebnis des Vergleichs der Dichte mit dem Dichtewert. Ein Vorteil hiervon ist, dass, abhängig davon, ob eine überkritische Dichte an Brennstoff in dem Druckbehälter oder eine unterkritische Dichte an Brennstoff in dem Druckbehälter vorliegt, unterschiedliche Schutzreaktionen bzw. Sicherungsmaßnahmen getroffen werden können. Eine unterkritische Dichte an Brennstoff in dem Druckbehälter ist dann vorhanden, wenn bei einem thermischen Gleichgewichtszustand zwischen Brennstoff und Umgebung kein Brennstoff aus dem Druckbehälter in die Umgebung abgelassen werden muss. D. h., wenn der Brennstoff in dem Druckbehälter die Temperatur der Umgebung angenommen hat, ist der Druck des Brennstoffs in dem Druckbehälter unterhalb des maximalen Betriebsdrucks des Druckbehälters, so dass kein Brennstoff aus dem Druckbehälter in die Umgebung abgelassen bzw. abgegeben werden muss. Dieser Gleichgewichtszustand entspricht der Speicherung von warmer Treibstoff (z. B. CGH2). Eine überkritische Dichte an Brennstoff in dem Druckbehälter ist dann vorhanden, wenn bei einem thermischen Gleichgewichtszustand zwischen dem Brennstoff in dem Druckbehälter und der Umgebung Brennstoff aus dem Druckbehälter in die Umgebung abgelassen bzw. abgegeben werden muss. D. h., wenn der Brennstoff in dem Druckbehälter die Temperatur der Umgebung angenommen hat bzw. während der Angleichung der Temperatur des Brennstoffs in dem Druckbehälter an die Umgebungstemperatur, ist der Druck des Brennstoffs bei dem oder oberhalb des maximalen Betriebsdrucks des Druckbehälters, so dass Brennstoff aus dem Druckbehälter abgelassen werden muss.The method may further comprise the steps of: detecting the temperature and pressure of the fuel in the pressure vessel; Determining the density of the fuel in the pressure vessel based on the sensed temperature and the sensed pressure; Comparing the density with a density value, the density value being dependent on the ambient temperature; and determining whether the fuel density is supercritical or subcritical depending on the result of comparing the density with the density value. One advantage of this is that, depending on whether there is a supercritical density of fuel in the pressure vessel or a subcritical density of fuel in the pressure vessel, different protection reactions can be taken. A subcritical density of fuel in the pressure vessel is present when no fuel has to be vented from the pressure vessel into the environment at a thermal equilibrium state between the fuel and the environment. That is, when the fuel in the pressure vessel has reached the temperature of the environment, the pressure of the fuel in the pressure vessel is below the maximum operating pressure of the pressure vessel, so that no fuel has to be vented from the pressure vessel into the environment. This equilibrium state corresponds to the storage of warm fuel (eg CGH2). A supercritical density of fuel in the pressure vessel is present when fuel must be discharged from the pressure vessel into the environment at a thermal equilibrium state between the fuel in the pressure vessel and the environment. That is, when the fuel in the pressure vessel has reached the temperature of the environment or during the adjustment of the temperature of the fuel in the pressure vessel the ambient temperature, is the pressure of the fuel at or above the maximum operating pressure of the pressure vessel, so that fuel must be vented from the pressure vessel.
Auf das Hinweissignal hin kann die Entnahme von Brennstoff aus dem Druckbehälter verhindert werden. Hierdurch kann sicher verhindert werden, dass ein (stehendes) Fahrzeug, das sich in einer sichereren Umgebung, z. B. im Freien, befindet, bewegt wird. Somit wird verhindert, dass das Fahrzeug in eine unsicherere Umgebung (z. B. eine geschlossenen Raum, wie eine Garage oder ein Tunnel) bewegt wird. Auch eine zeitverzögerte Entnahmeverhinderung kann erfolgen. Auf diese Weise kann das Fahrzeug noch sicher (z. B. im Freien) abgestellt werden.On the hint signal, the removal of fuel from the pressure vessel can be prevented. This can be safely prevented that a (stationary) vehicle that is in a safer environment, eg. B. outdoors, is moved. This prevents the vehicle from being moved into a less safe environment (eg a closed space such as a garage or a tunnel). A time-delayed removal prevention can also take place. In this way, the vehicle can still be parked safely (eg outdoors).
Auf das Hinweissignal hin kann die Entnahme von Brennstoff aus dem Druckbehälter erhöht werden, wenn die durch den entnommenen Brennstoff in einer Brennstoffverbrauchsvorrichtung erzeugte Energie abführbar ist. Hierdurch kann, insbesondere wenn eine überkritische Dichte des Brennstoffs in dem Druckbehälter vorliegt, mehr Brennstoff als üblich bzw. normal verbraucht werden. Dadurch wird ein Ablassen von Brennstoff verhindert bzw. die Menge an Brennstoff, die unter Umständen abgelassen werden muss, verringert. Wenn die Brennstoffverbrauchsvorrichtung z. B. eine Brennstoffzelle ist, muss geprüft werden, ob der durch den erhöhten Verbrauch von Brennstoff erzeugte elektrische Strom in Wärme umgewandelt, zum Antrieb des Fahrzeugs verbraucht und/oder in einem Zwischenspeicher (Batterie, Kondensator oder ähnliches) gespeichert werden kann. Sofern die bzw. der durch den erhöhten Verbrauch von Brennstoff erzeugte Energie bzw. elektrische Strom nicht abführbar ist, d. h. nicht verbrauchbar, speicherbar oder ähnliches ist, wird keine erhöhte Entnahme von Brennstoff durchgeführt. In dieser Situation kann auch eine (oder mehrere) entsprechende Wandlerschaltung (z. B. DC/DC (Batterieladegerät oder Brennstoffzellenwandler) oder DC/AC-Wandler (Traktionsmotor)), als elektronische Last, die elektrische Last für die Brennstoffzelle liefern.In response to the indication signal, the removal of fuel from the pressure vessel may be increased when the energy generated by the removed fuel in a fuel consuming device is dissipatable. As a result, in particular when there is a supercritical density of the fuel in the pressure vessel, more fuel than usual or normal can be consumed. This prevents deflation of fuel or decreases the amount of fuel that may need to be drained. If the fuel consumption device z. B. is a fuel cell, it must be checked whether the electric power generated by the increased consumption of fuel converted into heat, used to drive the vehicle and / or stored in a buffer (battery, capacitor or the like). If the or the energy generated by the increased consumption of fuel or electric power is not dissipatable, d. H. is not consumable, storable or the like, no increased removal of fuel is performed. In this situation, one (or more) corresponding converter circuit (eg, DC / DC (battery charger or fuel cell converter) or DC / AC converter (traction motor)), as an electronic load, may also supply the electrical load to the fuel cell.
Auf das Hinweissignal hin kann ein gegebenenfalls stattfindender Befüllungsvorgang des Druckbehälters mit Brennstoff beendet werden. Hierdurch wird verhindert, dass weiterer Brennstoff in den Druckbehälter eingebracht wird. Somit wird verhindert, dass die Dichte des Brennstoffs in dem Druckbehälter von einer unterkritischen Dichte auf eine überkritische Dichte ansteigt, wodurch es zu einem Ablassen von Brennstoff in die Umgebung kommen kann. Zudem wird Brennstoff gespart, da kein Brennstoff, der unter Umständen später in die Umgebung abgelassen werden muss, in den Druckbehälter eingebracht wird.On the hint signal, an optionally occurring filling process of the pressure vessel can be terminated with fuel. This prevents that further fuel is introduced into the pressure vessel. Thus, the density of the fuel in the pressure vessel is prevented from increasing from a subcritical density to a supercritical density, which may result in the discharge of fuel into the environment. In addition, fuel is saved because no fuel that may need to be discharged later in the environment, is introduced into the pressure vessel.
Auf das Hinweissignal hin kann ein akustisches und/oder optisches und/oder haptisches Warnsignal erzeugt werden, wobei das Warnsignal innerhalb und/oder außerhalb des Fahrzeugs wahrnehmbar ist. Ein Vorteil hiervon ist, dass der Fahrer bzw. Personen in der Nähe des Fahrzeugs über das Versagen bzw. Nichtmehrvorhandensein bzw. das schnelle Verschlechtern eines Vakuums in dem Zwischenraum informiert werden. Zudem kann das Warnsignal sich verändern bzw. intensiver werden, wenn ein Ablassen von Brennstoff aus dem Druckbehälter aufgrund eines zu großen Drucks des Brennstoffs in dem Druckbehälter unmittelbar bevorsteht (insbesondere bei einer überkritischen Treibstoffdichte in dem Druckbehälter). Unmittelbar bevorstehen kann insbesondere bedeuten, dass voraussichtlich innerhalb der nächsten 10 Minuten, der nächsten 5 Minuten oder innerhalb der nächsten Minute Brennstoff aus dem Druckbehälter in die Umgebung abgelassen werden muss bzw. wird. Durch das Ankündigen bzw. Warnen können sich die Personen von dem Fahrzeug entfernen. Dies erhöht die Sicherheit.An audible and / or visual and / or haptic warning signal can be generated in response to the warning signal, with the warning signal being perceptible inside and / or outside the vehicle. An advantage of this is that the driver or persons in the vicinity of the vehicle are informed about the failure or rapid deterioration of a vacuum in the gap. In addition, the warning signal may change or intensify if a discharge of fuel from the pressure vessel due to an excessive pressure of the fuel in the pressure vessel is imminent (especially at a supercritical fuel density in the pressure vessel). Immediately imminent may mean, in particular, that within the next 10 minutes, the next 5 minutes or within the next minute, fuel must be released from the pressure vessel into the environment. By announcing or warning people can move away from the vehicle. This increases security.
Auf das Hinweissignal hin kann eine zukünftige Befüllung des Druckbehälters mit kryogenem Brennstoff verhindert werden. Hierdurch wird, insbesondere bei einer unterkritischen Dichte des Brennstoffs in dem Druckbehälter, die Befüllung mit nicht-kryogenem Brennstoff weiterhin erlaubt und gleichzeitig die Befüllung mit kryogenem Brennstoff verhindert. Auf diese Weise ist das Fahrzeug weiterhin fahrfähig und der Druckbehälter mit Brennstoff befüllbar, ohne dass es zu einem Ablassen von Brennstoff in die Umgebung kommt.On the hint signal, a future filling of the pressure vessel with cryogenic fuel can be prevented. In this way, in particular with a subcritical density of the fuel in the pressure vessel, the filling with non-cryogenic fuel continues to be allowed and at the same time the filling with cryogenic fuel is prevented. In this way, the vehicle continues to be able to drive and the pressure vessel can be filled with fuel, without there being any discharge of fuel into the environment.
Auf das Hinweissignal hin kann ein zukünftiger Befüllungsvorgang des Druckbehälters dann beendet werden, wenn die Dichte des Druckbehälters einen Dichtemaximalwert erreicht hat, wobei der Dichtemaximalwert insbesondere von der Umgebungstemperatur abhängig ist. Hierdurch wird, insbesondere bei einer unterkritischen Dichte des Brennstoffs in dem Druckbehälter, erreicht, dass das Fahrzeug weiterhin wiederbefüllbar/betankbar bzw. fahrfähig bleibt, während gleichzeitig ein Ablassen von Brennstoff in die Umgebung verhindert wird. Der Dichtemaximalwert kann ein vorgegebener Dichtemaximalwert sein. Der Dichtemaximalwert kann die kritische Brennstoffdichte, d. h. die Schwelle zwischen der unterkritischen Dichte an Brennstoff und der überkritischen Dichte an Brennstoff, sein.On the hint signal, a future filling process of the pressure vessel can be terminated when the density of the pressure vessel has reached a maximum density value, wherein the density maximum value is dependent in particular on the ambient temperature. In this way, in particular with a subcritical density of the fuel in the pressure vessel, it is achieved that the vehicle continues to be refillable / fuelable while, at the same time, preventing the discharge of fuel into the environment. The maximum density value may be a predetermined maximum density value. The maximum density value may be the critical fuel density, i. H. the threshold between the subcritical density of fuel and the supercritical density of fuel.
Auf das Hinweissignal hin kann ein Einfahren des Fahrzeugs in einen geschlossenen Raum, insbesondere eine Garage und/oder einen Tunnel, verhindert werden, insbesondere durch Verringern der Leistung des Antriebs des Fahrzeugs und/oder durch Aktivieren der Bremsen des Fahrzeugs. Hierdurch wird ein Ablassen von Brennstoff in einem verschlossenen Raum, z. B. (Tief-)Garage oder Tunnel, verhindert. Insbesondere in einem geschlossenen Raum kann es beim Ablassen des Brennstoffs, z. B. Wasserstoff, unter ungünstigsten Umständen zu einem explosiven oder brennbaren Brennstoff-Luft-Gemisch kommen. Zudem kann in einem geschlossenen Raum unter ungünstigsten Umständen durch Verdrängung der Atemluft ein Mensch beim Ablassen von Brennstoff in die Umgebung ersticken. Durch Verringern der Leistung kann das Fahrzeug langsam zum Stillstand gebracht werden. Der Fahrer kann, wenn sich das Fahrzeug auf einer Autobahn befindet, das Fahrzeug vor dem Stillstand auf den Standstreifen einer Autobahn fahren. Dies ist insbesondere nützlich, wenn erkannt wird, dass das Fahrzeug in einen Tunnel fahren wird. Wenn keine Abfahrt von der Autobahn mehr vor dem Tunnel vorhanden ist, kann davon ausgegangen werden, dass das Fahrzeug in den Tunnel fahren wird. Beim Senken bzw. Verringern der Leistung des Fahrzeugs (z. B. durch Senken der Brennstoffzufuhr zu einer Brennstoffverbrauchsvorrichtung/Brennstoffzelle zum Antreiben des Fahrzeugs) können die Warnblinkleuchten aktiviert werden. Wenn erkannt wird, dass das Fahrzeug kurz davor ist (z. B. sich bereits auf der Rampe befindet) in eine (Tief-)Garage einzufahren, werden die Bremsen des Fahrzeugs aktiviert, so dass das Fahrzeug nicht in die Garage fahren kann. Somit wird verhindert, dass ein Ablassen von Brennstoff in einem geschlossenen Raum stattfindet. Die Position des Fahrzeugs bzw. die geplante Fahrstrecke kann mittels des Navigationssystems bestimmt werden. Zudem kann das Senken der Leistung bzw. das Aktivieren der Bremsen durch optische, akustische und/oder haptische Warnsignale und/oder Anzeigen dem Fahrer mitgeteilt werden.In response to the warning signal, the vehicle can be prevented from entering a closed space, in particular a garage and / or a tunnel, in particular by reducing the power of the drive of the vehicle and / or by activating the brakes of the vehicle. As a result, a discharge of fuel in a sealed room, for. B. (low) garage or Tunnel, prevented. In particular, in a closed room, it can be when draining the fuel, for. As hydrogen, under unfavorable circumstances come to an explosive or combustible fuel-air mixture. In addition, under unfavorable circumstances, in a closed room, by displacing the breathing air, a person can suffocate while discharging fuel into the environment. By reducing the power, the vehicle can be brought to a standstill slowly. The driver can, when the vehicle is on a highway, drive the vehicle on the hard shoulder of a highway before stopping. This is particularly useful if it is recognized that the vehicle will enter a tunnel. If there is no exit from the highway in front of the tunnel, it can be assumed that the vehicle will drive into the tunnel. When lowering or decreasing the power of the vehicle (eg, by decreasing the fuel supply to a fuel consuming device / fuel cell for driving the vehicle), the hazard warning lights may be activated. If it is detected that the vehicle is about to retract (for example, is already on the ramp) in a (low) garage, the brakes of the vehicle are activated so that the vehicle can not drive into the garage. Thus, it is prevented that a discharge of fuel takes place in a closed space. The position of the vehicle or the planned route can be determined by means of the navigation system. In addition, the lowering of the power or the activation of the brakes can be communicated to the driver by optical, acoustic and / or haptic warning signals and / or displays.
Vorstellbar ist auch, dass auf das Hinweissignal hin der Fahrer davor gewarnt wird, in ein Parkhaus/eine Garage und/oder einen Tunnel einzufahren, bzw. aufgefordert wird, das Fahrzeug an einem sichereren Ort abzustellen und zu verlassen. Wenn der Fahrer diese Warnung nicht quittiert bzw. das Lesen der Warnung nicht bestätigt, wird wie oben beschrieben das Einfahren des Fahrzeugs in einen geschlossenen Raum, insbesondere eine Garage und/oder einen Tunnel, verhindert. Hierzu kann z. B. das oben beschriebene Senken bzw. Verringern der Leistung durchgeführt werden. Wenn der Fahrer die Warnung quittiert bzw. das Lesen der Warnung bestätigt, kann von einem Verringern der Leistung abgesehen werden, d. h. dem Fahrer steht die volle Leistung (erneut) zur Verfügung. Dadurch kann dem Fahrer eine größere Wahlfreiheit gegeben werden.It is also conceivable that the driver is warned against entering the warning signal to enter a parking garage / garage and / or a tunnel, or is requested to park and leave the vehicle at a safer place. If the driver does not acknowledge this warning or does not confirm the reading of the warning, as described above, the vehicle is prevented from entering a closed space, in particular a garage and / or a tunnel. For this purpose, z. B. the above-described lowering or reducing the performance can be performed. If the driver acknowledges the warning or confirms the reading of the warning, it may be possible to refrain from reducing the power, ie. H. the driver has the full power (again) available. As a result, the driver can be given greater freedom of choice.
Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Druckbehältersystem in einem Fahrzeug gelöst, wobei das Druckbehältersystem folgendes umfasst: einen Druckbehälter zum Speichern eines Brennstoffs, insbesondere von Wasserstoff, wobei der Druckbehälter einen Innenbehälter zum Speichern des Brennstoffs, einen Außenbehälter und einen zwischen dem Innenbehälter und Außenbehälter angeordneten evakuierten Zwischenraum zur Wärmeisolierung umfasst, eine Druckmessvorrichtung zum Erfassen des Drucks in dem Zwischenraum zu einem ersten Zeitpunkt und zu einem zweiten Zeitpunkt, wobei der zweite Zeitpunkt zeitlich nach dem ersten Zeitpunkt liegt, und eine Steuerungseinrichtung zum Vergleichen des Druckanstiegs pro Zeiteinheit zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt mit einem Maximalanstiegswert und/oder zum Vergleichen des erfassten Drucks zum ersten Zeitpunkt und/oder zum zweiten Zeitpunkt mit einem Druckgrenzwert, zum Feststellen, dass der Zwischenraum keine Wärmeisolierungsfunktion mehr erfüllt, wenn der Druckanstieg pro Zeiteinheit oberhalb eines Maximalanstiegswerts und/oder der erfasste Druck zum ersten Zeitpunkt und/oder zum zweiten Zeitpunkt oberhalb des Druckgrenzwerts liegt, und zum Erzeugen eines Hinweissignals, wenn festgestellt wird, dass der Zwischenraum keine Wärmeisolierungsfunktion mehr erfüllt.In particular, the object is achieved by a pressure vessel system in a vehicle, the pressure vessel system comprising: a pressure vessel for storing a fuel, in particular hydrogen, the pressure vessel having an inner vessel for storing the fuel, an outer vessel and an evacuated vessel located between the inner vessel and outer vessel A space for heat insulation comprises, a pressure measuring device for detecting the pressure in the gap at a first time and at a second time, wherein the second time is temporally after the first time, and a controller for comparing the pressure increase per unit time between the first time and second time with a maximum rise value and / or to compare the detected pressure at the first time and / or the second time with a pressure limit, to determine that the gap no Wärmeisolierungsfun ction more satisfied when the pressure rise per unit time is above a maximum rise value and / or the detected pressure at the first time and / or the second time above the pressure limit, and for generating an indication signal when it is determined that the gap no longer fulfills a thermal insulation function.
Ein Vorteil hiervon ist, dass bei Feststellung, dass die Wärmeisolierungsfunktion des Zwischenraums nicht mehr vorhanden ist bzw. der Zwischenraum aufgrund des relativ hohen Drucks kein Vakuum mehr aufweist und daher nur eine geringe Wärmeisolierungsfunktion hat und/oder das Vakuum in einem sehr kurzen Zeitraum (z. B. weniger als 10 Sekunden oder weniger als 1 Sekunde) zerstört wurde, ein Hinweissignal erzeugt wird und auf Grundlage des Hinweissignals entsprechende Schutzreaktionen bzw. Sicherungsmaßnahmen ausgeführt werden können. Dies erhöht die Sicherheit des Druckbehältersystems. Insbesondere auf einen Verlust des Vakuums bzw. eine Verschlechterung des Vakuums im Zwischenraum und/oder einen schnellen Druckanstieg (z. B. innerhalb von weniger als 1 Sekunde) in dem Zwischenraum kann somit auf Grundlage des Hinweissignals reagiert werden. Der Druckanstieg wird durch Bilden eines Verhältnisses zwischen der Differenz zwischen dem Druck zum ersten Zeitpunkt und dem Druck zum zweiten Zeitpunkt und der Differenz zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem ersten Zeitpunkt bestimmt:
Der Brennstoff kann ein (bei Standarddruck von 1,000 bar und Standardtemperatur von 0°C) gasförmiger Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, liquefied petroleum gas (LPG), liquefied natural gas (LNG) oder compressed natural gas (CNG) sein.The fuel may be a gaseous fuel (at standard pressure of 1,000 bar and standard temperature of 0 ° C), in particular hydrogen, liquefied petroleum gas (LPG), liquefied natural gas (LNG) or compressed natural gas (CNG).
Auf das Hinweissignal hin kann bedeuten, dass aufgrund des Erzeugens des Hinweissignals die entsprechende Maßnahme (unmittelbar danach) eingeleitet bzw. durchgeführt wird. Insbesondere ist denkbar, dass das Hinweissignal die entsprechende Maßnahme bzw. Reaktion einleitet. Auf das Hinweissignal hin kann auch bedeuten, dass nach dem Erzeugen des Hinweissignals bestimmte Handlungen (Betanken mit kryogenem Brennstoff etc.) verhindert werden.In response to the indication signal, the corresponding measure (immediately afterwards) can be initiated or carried out on the basis of the generation of the notification signal. In particular conceivable that the warning signal initiates the appropriate action or reaction. In response to the hint signal, it may also mean that certain actions (refueling with cryogenic fuel, etc.) are prevented after generating the notification signal.
In einer Servicestätte und/oder Werkstatt kann das Druckbehältersystem wieder zurückgesetzt werden, so dass Maßnahmen, die auf das Hinweissignal hin, eingeleitet bzw. gestartet bzw. durchgeführt wurden (z. B. Verhinderung des Betankens mit kryogenem Brennstoff), beendet werden (z. B. Betankung mit kryogenem Brennstoff ist wieder möglich).In a service facility and / or workshop, the pressure vessel system can be reset again, so that measures that have been initiated or carried out or carried out (eg prevention of the filling with cryogenic fuel) have been terminated (eg. B. refueling with cryogenic fuel is possible again).
Der evakuierte Zwischenraum (im normalen Zustand bzw. Soll- bzw. Idealzustand) weist ein Hochvakuum auf, wenn der Zwischenraum die Wärmeisolierungsfunktion erfüllt.The evacuated gap (in the normal state or ideal state) has a high vacuum when the gap meets the thermal insulation function.
Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Druckbehältersystem (en: Compressed hydrogen storage system (= CHS-System)) zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigen Brennstoff. Ein solcher Druckbehälter ist insbesondere ein in ein Kraftfahrzeug eingebauter bzw. einbaubarer Druckbehälter. Der Druckbehälter kann in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das beispielsweise mit komprimiertem („Compressed Natural Gas” = CNG) oder verflüssigtem (LNG) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird. Ein solcher Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter (= CcH2-System) oder ein Hochdruckgasbehälter (= CGH2-System) sein.The technology disclosed herein relates to a compressed hydrogen storage (CHS) system for storing gaseous fuel under ambient conditions. Such a pressure vessel is in particular a pressure vessel which is installed or can be installed in a motor vehicle. The pressure vessel can be used in a motor vehicle, which is operated for example with compressed ("compressed natural gas" = CNG) or liquefied (LNG) natural gas or with hydrogen. Such a pressure vessel may be, for example, a cryogenic pressure vessel (= CcH2 system) or a high-pressure gas vessel (= CGH2 system).
Hochdruckgasbehältersysteme (= CGH2-Systeme) sind ausgebildet, im Wesentlichen bei Umgebungstemperaturen Brennstoff (z. B. Wasserstoff) dauerhaft bei einem max. Betriebsdruck (auch maximum operating pressure oder MOP genannt) von über ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), ferner bevorzugt von über ca. 500 barü und besonders bevorzugt von über ca. 700 barü zu speichern.High-pressure gas container systems (= CGH2 systems) are designed, essentially at ambient temperatures, fuel (eg hydrogen) permanently at a max. Operating pressure (also called maximum operating pressure or MOP) of about 350 barü (= overpressure relative to the atmospheric pressure), further preferably of about 500 barü and more preferably of about 700 barü store.
Das kryogene Druckbehältersystem (= CcH2-System) umfasst einen kryogenen Druckbehälter. Der kryogene Druckbehälter kann Brennstoff im flüssigen oder überkritischen Aggregatszustand speichern. Als überkritischer Aggregatszustand wird ein thermodynamischer Zustand eines Stoffes bezeichnet, der eine höhere Temperatur und einen höheren Druck als der kritische Punkt aufweist. Der kritische Punkt bezeichnet den thermodynamischen Zustand, bei dem die Dichten von Gas und Flüssigkeit des Stoffes zusammenfallen, dieser also einphasig vorliegt. Während das eine Ende der Dampfdruckkurve in einem p-T-Diagramm durch den Tripelpunkt gekennzeichnet ist, stellt der kritische Punkt das andere Ende dar. Bei Wasserstoff liegt der kritische Punkt bei 33,18 K und 13,0 bar. Ein kryogener Druckbehälter ist insbesondere geeignet, den Brennstoff bei Temperaturen zu speichern, die deutlich unter der Betriebstemperatur (gemeint ist der Temperaturbereich der Fahrzeugumgebung, in dem das Fahrzeug betrieben werden soll) des Kraftfahrzeuges liegen, beispielsweise mind. 50 Kelvin, bevorzugt mindestens 100 Kelvin bzw. mindestens 150 Kelvin unterhalb der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeuges (i. d. R. ca. –40°C bis ca. +85°C). Der Brennstoff kann beispielsweise Wasserstoff sein, der bei Temperaturen von ca. 34 K bis 360 K im kryogenen Druckbehälter gespeichert wird. Der kryogene Druckbehälter kann insbesondere einen Innenbehälter umfassen, der ausgelegt ist für max. Betriebsdrücke (auch maximum operating pressure oder MOP genannt) bis ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), bevorzugt bis ca. 500 barü, und besonders bevorzugt bis ca. 700 barü. Im Innenbehälter ist der Brennstoff gespeichert. Der Außenbehälter schließt den Druckbehälter bevorzugt nach außen hin ab. Bevorzugt umfasst der kryogene Druckbehälter ein Vakuum mit einem Absolutdruck im Bereich von 10–9 mbar bis 10–1 mbar, ferner bevorzugt von 10–7 mbar bis 10–3 mbar und besonders bevorzugt von ca. 10–5 mbar, dass zumindest bereichsweise zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter in einem evakuierten (Zwischen)Raum bzw. Vakuum V angeordnet ist. Die Speicherung bei Temperaturen (knapp) oberhalb des kritischen Punktes hat gegenüber der Speicherung bei Temperaturen unterhalb des kritischen Punktes den Vorteil, dass das Speichermedium einphasig vorliegt. Es gibt also beispielsweise keine Grenzfläche zwischen flüssig und gasförmig.The cryogenic pressure vessel system (= CcH2 system) comprises a cryogenic pressure vessel. The cryogenic pressure vessel may store fuel in the liquid or supercritical state. A supercritical state of aggregation is a thermodynamic state of a substance which has a higher temperature and a higher pressure than the critical point. The critical point denotes the thermodynamic state in which the densities of gas and liquid of the substance coincide, that is, it is single-phase. While one end of the vapor pressure curve in a pT diagram is marked by the triple point, the critical point represents the other end. For hydrogen, the critical point is 33.18 K and 13.0 bar. A cryogenic pressure vessel is particularly suitable for storing the fuel at temperatures significantly below the operating temperature (meaning the temperature range of the vehicle environment in which the vehicle is to be operated) of the motor vehicle, for example at least 50 Kelvin, preferably at least 100 Kelvin or At least 150 Kelvin below the operating temperature of the motor vehicle (usually about -40 ° C to about + 85 ° C). The fuel may be, for example, hydrogen, which is stored at temperatures of about 34 K to 360 K in the cryogenic pressure vessel. The cryogenic pressure vessel may in particular comprise an inner container which is designed for max. Operating pressures (also called maximum operating pressure or MOP) to about 350 barü (= overpressure relative to the atmospheric pressure), preferably up to about 500 barü, and particularly preferably up to about 700 barü. The fuel is stored in the inner container. The outer container preferably closes off the pressure vessel to the outside. Preferably, the cryogenic pressure vessel comprises a vacuum with an absolute pressure in the range of 10 -9 mbar to 10 -1 mbar, further preferably from 10 -7 mbar to 10 -3 mbar and particularly preferably from about 10 -5 mbar that at least partially between the inner container and the outer container in an evacuated (intermediate) space or vacuum V is arranged. Storage at temperatures (just) above the critical point has the advantage over storage at temperatures below the critical point that the storage medium is present in a single phase. For example, there is no interface between liquid and gaseous.
Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figur erläutert. Es zeigt:The technology disclosed herein will now be explained with reference to the figure. It shows:
Das Druckbehältersystem
Der Druckbehälter
Wenn das Vakuum sich verschlechtert und/oder schlagartig bzw. innerhalb eines kurzen Zeitraums (z. B. weniger als 1 min oder weniger als 10 Sekunden) zusammenbricht bzw. zerstört wird, da Luft bzw. Gas bzw. Flüssigkeit in den Zwischenraum
Das Druckbehältersystem
Eine Steuerungseinrichtung
t1 ist der erste Zeitpunkt;
p2 ist der Druck in dem Zwischenraum zum zweiten Zeitpunkt;
p1 ist der Druck in dem Zwischenraum zum ersten Zeitpunkt.A
t 1 is the first time;
p 2 is the pressure in the gap at the second time;
p 1 is the pressure in the gap at the first time.
Wenn der Druck p1 und/oder p2 über einem Druckgrenzwert liegt, oder/und der Druckanstieg über einem Druckanstiegswert bzw. einem Maximalanstiegswert liegt, stellt die Steuereinrichtung
Eine Bedingung (neben dem Druckanstieg, der oberhalb des Druckanstiegswerts liegt, oder alternativ hierzu) zur Feststellung, dass der Zwischenraum keine Wärmeisolierungsfunktion mehr erfüllt, ist, dass der Druck (zum ersten und/oder zweiten Zeitpunkt) oberhalb eines Druckgrenzwerts (z. B. 1 mbar, 2 mbar, 5 mbar oder 20 mbar) liegt. Der Druckgrenzwert kann fest vorgegeben sein.A condition (besides, or alternatively, the pressure rise above, or alternatively, the pressure rise value) for determining that the gap no longer performs a heat-insulating function is that the pressure (at the first and / or second time) is above a pressure threshold (e.g. 1 mbar, 2 mbar, 5 mbar or 20 mbar). The pressure limit can be fixed.
Ohne Wärmeisolierungsfunktion (d. h. ohne Hochvakuum) bzw. mit nur sehr geringer Wärmeisolierungsfunktion durch mechanische Elemente in dem Zwischenraum steigt die Temperatur des Brennstoffs in dem Innenbehälter
Wenn die Steuerungseinrichtung
Die Schutzreaktionen bzw. Schutzmaßnahmen können abhängig davon getroffen werden, ob eine überkritische oder unterkritische Dichte an Brennstoff in dem Druckbehälter
Die Dichte des Brennstoffs in dem Druckbehälter
Bei einer überkritischen Dichte kann die Entnahme von Brennstoff aus dem Druckbehälter
Auf das Hinweissignal hin kann bei einer überkritischen Dichte des Brennstoffs in dem Druckbehälter
Darüber hinaus kann auf das Hinweissignal hin der Fahrer und/oder Personen in dem Fahrzeug bzw. um das Fahrzeug herum mittels optischer und/oder akustischer und/oder haptischer Warnsignale darüber informiert werden, dass der Zwischenraum
Auf das Hinweissignal hin kann, insbesondere bei einer überkritischen Dichte des Brennstoffs in dem Druckbehälter
Zudem kann auf das Hinweissignal hin, insbesondere bei einer überkritischen Dichte des Brennstoffs in dem Druckbehälter
Bei einer unterkritischen Dichte kann auf das Hinweissignal hin der Fahrer über den Ausfall bzw. Wegfall der Isolierungsfunktion des Zwischenraums
Der Fahrer des Fahrzeugs kann auf das Hinweissignal hin informiert werden, dass keine kryogene Befüllung des Druckbehälters
Denkbar ist auch, dass im Rahmen eines sogenannten automatischen Notrufs (eCall; emergency call) als zusätzliche Information bzw. zusätzliche Informationen übertragen wird, dass die Isolierungsfunktion des kryogenen Druckbehälters
Auf das Hinweissignal hin kann bedeuten, dass aufgrund des Erzeugens des Hinweissignals die entsprechende Maßnahme eingeleitet bzw. durchgeführt wird. Insbesondere ist denkbar, dass das Hinweissignal die entsprechende Maßnahme bzw. Reaktion einleitet.On the hint signal may mean that the appropriate action is initiated or carried out due to the generation of the notification signal. In particular, it is conceivable that the warning signal initiates the appropriate action or reaction.
Bei einer überkritischen Dichte des Brennstoffs im Druckbehälter
- – Entnahme wird gestoppt, Betankung wird abgebrochen und gesperrt (z. B. Tankabsperrventil wird geschlossen)
- – Alternativ zum Entnahmestopp kann auch die Entnahme erhöht werden, wenn ein sicherer Abnehmer zur Verfügung steht. Ein sicherer Abnehmer könnte z. B. ein Leistungswiderstand, eine Batterie oder ein Superkondensator für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug (z. B. Brennstoffzelle) sein. Die Entscheidung ob ein Entnahmestopp oder eine Entnahmesteigerung umzusetzen ist, wird in Abhängigkeit des Tankbefüllungsgrades, der Leistungsabnehmerverfügbarkeit und ggf. anderen Faktoren wie z. B. der vorherrschenden Situation (z. B. Tunnel, Stau oder Unfall) von einem Steuergerätealgorithmus entschieden. Alternativ kann dem Fahrer auch eine oder mehrere Verhaltensoptionen angeboten werden und der Fahrer entscheidet. Als Leistungswiderstand kann auch eine Spule mit einer anderen Funktion (z. B. E-Motor) oder ein entsprechender Wandlerbetrieb (z. B. als elektronische Last) dienen.
- – An die Tankstelle wird ein Betankungsabbruch kommuniziert (z. B. über IR-Schnittstelle)
- – Fahrer, Betankender und Umwelt werden über ein bevorstehendes Abblasen von Treibstoff informiert (z. B. rotes Licht an Tankklappe, leuchtende Türpins, Anzeigehinweis für Fahrer)
- – Ferner kann eine online Nachricht an eine Service- oder Notfallstelle geschickt werden
- - withdrawal is stopped, refueling is aborted and blocked (eg tank shut-off valve is closed)
- - Alternatively to the withdrawal stop, the withdrawal can also be increased if a secure buyer is available. A safe buyer could z. A power resistor, a battery or a supercapacitor for an electrically powered vehicle (eg, fuel cell). The decision whether a withdrawal stop or a removal increase is to be implemented, is dependent on the tank filling level, the power user availability and possibly other factors such. The prevailing situation (eg tunnel, congestion or accident) is decided by a controller algorithm. Alternatively, the driver can also be offered one or more behavioral options and the driver decides. A power resistor can also be a coil with another function (eg electric motor) or a corresponding converter operation (eg as an electronic load).
- - A refueling stop is communicated to the filling station (eg via IR interface)
- - The driver, refueling station and the environment are informed about an impending release of fuel (eg red light on the fuel filler flap, illuminated door pins, indication for driver)
- - Furthermore, an online message can be sent to a service or emergency center
Bei einer unterkritischen Dichte des Brennstoffs im Druckbehälter
- – Fahrer wird über Ausfall der Isolationsfunktion informiert
- – Die Betankung wird vor Erreichen einer überkritischen Treibstoffdichte im Drucktank abgebrochen (z. B. durch Kommunikation an die Tankstelle oder Schließen des Tankabsperrventils oder eines eigens dafür installierten Zusatzventils)
- – Ferner kann eine online Nachricht an eine Service- oder Notfallstelle geschickt werden
- – Die Option kryogene Betankung wird gesperrt
- - Driver is informed about failure of the isolation function
- Refueling is stopped before reaching a supercritical fuel density in the pressure tank (eg by communication to the filling station or closing of the tank shut-off valve or a specially installed additional valve)
- - Furthermore, an online message can be sent to a service or emergency center
- - The option cryogenic refueling is blocked
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 Druckbehälter, die/eine Steuerungseinrichtung, etc.) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z. B. der mindestens eine Druckbehälter, die mindestens eine Steuerungseinrichtung, etc.).For the sake of legibility, the term "at least one" has been omitted for simplicity. If a feature of the technology disclosed herein is described in the singular or indefinite (eg, the / a pressure vessel, the / a control device, etc.) so should also be simultaneously disclosed with their plurality (eg, the at least one Pressure vessel, the at least one control device, etc.).
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.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and not for the purpose of limiting the invention Invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- DruckbehältersystemPressure vessel system
- 2020
- Druckbehälterpressure vessel
- 2222
- Außenbehälterouter container
- 2323
- Innenbehälterinner container
- 2525
- Zwischenraumgap
- 3030
- Fluidleitungfluid line
- 3535
- Tankabsperrventiltank shutoff valve
- 4040
- BrennstoffverbrauchsvorrichtungFuel consumption device
- 5050
- Steuerungseinrichtungcontrol device
- 6060
- DruckmessvorrichtungPressure measuring device
- 7070
- Steuerungsleitungcontrol line
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1546601 B1 [0003] EP 1546601 B1 [0003]
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