DE102017217348A1 - Pressure vessel system and method for supplying fuel from a pressure vessel system - Google Patents

Pressure vessel system and method for supplying fuel from a pressure vessel system Download PDF

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Abstract

Es wird ein Druckbehältersystem (10) für ein Fahrzeug aufgezeigt, wobei das Druckbehältersystem (10) - mindestens einen kryogenen Druckbehälter zum Speichern von Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, und - mindestens einen Hochdruckgasbehälter (60) zum Speichern von Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, umfasst, wobei ein Einlass des kryogenen Druckbehälters (20) über eine Verbindungsleitung (17) mit einer Befüllöffnung (15) zum Befüllen des kryogenen Druckbehälters (20) fluidverbunden ist, wobei ein Auslass des Hochdruckgasbehälters (60) über eine Verbindungsleitung (65) mit einem Brennstoffverbraucher (80), insbesondere einer Brennstoffzelle, fluidverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten absperrbaren Verbindungsleitung (32) zwischen dem Auslass des kryogenen Druckbehälters (20) und einem Einlass des Hochdruckgasbehälters (60) ein Verdichter zum Komprimieren des Brennstoffs aus dem kryogenen Druckbehälter (20) angeordnet ist.

Figure DE102017217348A1_0000
A pressure vessel system (10) for a vehicle is shown, wherein the pressure vessel system (10) comprises at least one cryogenic pressure vessel for storing fuel, in particular hydrogen, and at least one high-pressure gas vessel for storing fuel, in particular hydrogen an inlet of the cryogenic pressure vessel (20) via a connecting line (17) with a filling opening (15) for filling the cryogenic pressure vessel (20) is fluidly connected, wherein an outlet of the high pressure gas container (60) via a connecting line (65) with a fuel consumer (80 ), in particular a fuel cell, is fluid-connected, characterized in that in a first closable connection line (32) between the outlet of the cryogenic pressure vessel (20) and an inlet of the high-pressure gas container (60) is a compressor for compressing the fuel from the cryogenic pressure vessel (20 ) is arranged.
Figure DE102017217348A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckbehältersystem für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Zuführen von Brennstoff aus einem Druckbehältersystem zu einem Brennstoffverbraucher.The invention relates to a pressure vessel system for a vehicle and to a method for supplying fuel from a pressure vessel system to a fuel consumer.

In Fahrzeugen, die mit Wasserstoff bzw. einer Brennstoffzelle angetrieben werden, ist in der Regel ein Druckbehältersystem angeordnet. Das Druckbehältersystem umfasst oftmals einen kryogenen Druckbehälter, in dem Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, hauptsächlich gespeichert wird. Druckbehältersysteme umfassen oftmals einen kryogenen Druckbehälter und einen nicht-kryogenen Druckbehälter bzw. Hochdruckgasbehälter.In vehicles that are powered by hydrogen or a fuel cell, a pressure vessel system is usually arranged. The pressure vessel system often includes a cryogenic pressure vessel in which fuel, especially hydrogen, is mainly stored. Pressure vessel systems often include a cryogenic pressure vessel and a non-cryogenic pressure vessel.

Wenn der Druck des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter zu niedrig ist, wird der Brennstoff in dem kryogenen Druckbehälter oftmals erwärmt, z.B. mittels eines Tankwärmetauschers, um den Druck des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter zu erhöhen.If the pressure of the fuel in the cryogenic pressure vessel is too low, the fuel in the cryogenic pressure vessel is often heated, e.g. by means of a tank heat exchanger to increase the pressure of the fuel in the cryogenic pressure vessel.

Nachteilig an bisher bekannten Druckbehältersystemen ist, dass ausgehend von einem umgebungswarmen leeren kryogenen Druckbehälter die maximal mögliche Speicherdichte an Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, in dem kryogenen Druckbehälter nicht bei der ersten Befüllung erreicht werden kann, sondern erst z.B. nach der vierten Befüllung mit Brennstoff. Dies ist darin begründet, dass erst dann eine niedrige Temperatur bzw. die niedrigste Temperatur in dem kryogenen Druckbehälter erreicht wird. Somit kann die maximal mögliche Speichermasse bzw. die maximal mögliche Speicherdichte an Brennstoff in dem kryogenen Druckbehälter nur dann erreicht werden, wenn der kryogene Druckbehälter vor dem Befüllen kalt genug ist. Nachteilig ist hieran auch, dass zwischen den Befüllungen des Druckbehältersystems der Druckbehälter nicht warmgefahren bzw. durch einen Tankwärmetauscher erwärmt, also komplett leer gefahren werden darf, da ansonsten die maximale Speicherdichte bei der nächsten Befüllung sinkt.A disadvantage of pressure vessel systems known hitherto is that, starting from an empty cryogenic pressure vessel warming the environment, the maximum possible storage density of fuel, in particular hydrogen, in the cryogenic pressure vessel can not be achieved during the first filling, but only e.g. after the fourth filling with fuel. This is because only then a low temperature or the lowest temperature in the cryogenic pressure vessel is achieved. Thus, the maximum possible storage mass or the maximum possible storage density of fuel in the cryogenic pressure vessel can only be achieved if the cryogenic pressure vessel is cold enough before filling. This also has the disadvantage that between the fillings of the pressure vessel system, the pressure vessel is not warmed up or heated by a tank heat exchanger, so it must be driven completely empty, otherwise the maximum storage density drops in the next filling.

Zudem ist nachteilig, dass zur im Wesentlichen vollständigen Brennstoffentnahme aus dem kryogenen Druckbehälter der kryogene Druckbehälter erwärmt werden muss, da ansonsten der Druck des Brennstoffs in dem Druckbehälter zum Zuführen des Brennstoffs zu einem Brennstoffverbraucher (z.B. einer Brennstoffzelle zum Antreiben des Fahrzeugs) bzw. zu einem Hochdruckregler vor dem Brennstoffverbraucher zu niedrig ist bzw. unterhalb eines Grenzwerts liegt, wenn bereits ein (Groß)Teil des Brennstoffs aus dem kryogenen Druckbehälter entnommen wurde. Ein Hochdruckregler, der zwischen dem Druckbehälter und dem Brennstoffverbraucher angeordnet ist, regelt z.B. auf einen Mitteldruck von ca. 15 bar.In addition, it is disadvantageous that for substantially complete removal of fuel from the cryogenic pressure vessel of the cryogenic pressure vessel must be heated, otherwise the pressure of the fuel in the pressure vessel for supplying the fuel to a fuel consumer (eg, a fuel cell for driving the vehicle) or to a High pressure regulator before the fuel consumer is too low or below a limit, if a (large) part of the fuel has been removed from the cryogenic pressure vessel. A high-pressure regulator, which is arranged between the pressure vessel and the fuel consumer, regulates e.g. to a mean pressure of about 15 bar.

Durch Erwärmung kann der Druck des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter erhöht werden. Eine Erwärmung des kryogenen Druckbehälters zum Entnehmen des in dem kryogenen Druckbehälter verbleibenden Brennstoffs führt jedoch wiederum dazu, dass bei der nächsten Befüllung aufgrund der erhöhten Temperatur nicht die maximale Brennstoffdichte in dem Druckbehälter erreicht wird. D.h. die Menge an in dem kryogenen Druckbehälter speicherbaren Brennstoff sinkt durch das Erwärmen zum Entnehmen des Brennstoffs. Hierdurch wird somit nicht die maximale Reichweite des Fahrzeugs beim Wiederbefüllen des Druckbehältersystems bzw. des kryogenen Druckbehälters erreicht.By heating, the pressure of the fuel in the cryogenic pressure vessel can be increased. However, heating the cryogenic pressure vessel to remove the fuel remaining in the cryogenic pressure vessel in turn means that the maximum fuel density in the pressure vessel is not reached in the next filling due to the elevated temperature. That the amount of fuel storable in the cryogenic pressure vessel decreases due to the heating to remove the fuel. As a result, the maximum range of the vehicle when refilling the pressure vessel system or the cryogenic pressure vessel is thus not achieved.

Hochdruckgasbehälter bzw. 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 containers or high-pressure gas container systems (also called "CGH2 systems") are designed to permanently store fuel at ambient temperatures at a pressure of about 350 bar (= overpressure relative to the atmospheric pressure), furthermore preferably above about 500 bar and especially preferably above save about 700 cash.

Kryogene Druckbehältersysteme (auch „CcH2-Systeme“ genannt) sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise offenbart die EP 1 546 601 B1 ein solches System.Cryogenic pressure vessel systems (also called "CcH2 systems") are known from the prior art. For example, the EP 1 546 601 B1 such a system.

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 den Gegenstand des Patentanspruchs 8 der unabhängigen Ansprüche. 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 patent claim 1 of the independent claims and the subject matter of claim 8 of the independent claims. The dependent claims are preferred embodiments.

Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Druckbehältersystem für ein Fahrzeug gelöst, wobei das Druckbehältersystem - mindestens einen kryogenen Druckbehälter zum Speichern von Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, und - mindestens einen Hochdruckgasbehälter zum Speichern von Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, umfasst, wobei ein Einlass des kryogenen Druckbehälters über eine Verbindungsleitung mit einer Befüllöffnung zum Befüllen des kryogenen Druckbehälters fluidverbunden ist, wobei ein Auslass des Hochdruckgasbehälters über eine Verbindungsleitung mit einem Brennstoffverbraucher, insbesondere einer Brennstoffzelle, fluidverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten absperrbaren Verbindungsleitung zwischen dem Auslass des kryogenen Druckbehälters und einem Einlass des Hochdruckgasbehälters ein Verdichter zum Komprimieren des Brennstoffs aus dem kryogenen Druckbehälter angeordnet ist.In particular, the object is achieved by a pressure vessel system for a vehicle, the pressure vessel system comprising at least one cryogenic pressure vessel for storing fuel, in particular hydrogen, and at least one high-pressure gas vessel for storing fuel, in particular hydrogen, wherein an inlet of the cryogenic pressure vessel via a connecting line with a filling opening for filling the cryogenic pressure vessel is fluidly connected, wherein an outlet of the high pressure gas container via a connecting line with a fuel consumer, in particular a fuel cell, fluidly connected, characterized in that in a first closable connection line between the outlet of the cryogenic pressure vessel and an inlet of the high-pressure gas container, a compressor for compressing the fuel from the cryogenic pressure vessel is arranged.

Ein Vorteil hiervon ist, dass der Brennstoff dem kryogenen Druckbehälter im Wesentlichen vollständig ohne (gezielte) Erwärmung des kryogenen Druckbehälters entnehmbar ist. Eine sehr geringe Menge an Brennstoff kann bei maximaler Entnahme in dem kryogenen Druckbehälter verbleiben. Da der kryogene Druckbehälter nicht aktiv erwärmt werden muss, weist der kryogene Druckbehälter beim Wiederbefüllen des Druckbehältersystems mit Brennstoff eine niedrige Temperatur auf, so dass die maximale Brennstoffdichte oder zumindest eine sehr hohe Brennstoffdichte in dem kryogenen Druckbehälter erreichbar ist. Dadurch, dass der Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter über einen Verdichter entnehmbar und dem Hochdruckgasbehälter (und schließlich dem Brennstoffverbraucher) zuführbar ist und somit einen geringen Druck aufweisen kann, kann dem kryogenen Druckbehälter auch dann Brennstoff entnommen und dem Hochdruckgasbehälter (und schließlich dem Brennstoffverbraucher) zugeführt werden, wenn der Druck des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter gering ist bzw. geringer als der Druck in dem Hochdruckgasbehälter bzw. geringer als der von dem Brennstoffverbraucher bzw. einem Druckregler, der zwischen dem Hochdruckgasbehälter und dem Brennstoffverbraucher angeordnet ist, benötigte Druck ist. Hierdurch wird die Reichweite des Fahrzeugs, in dem das Druckbehältersystem eingebaut ist bzw. werden kann, erhöht. Darüber hinaus steht somit nach jeder vollständigen Befüllung die maximale Reichweite oder zumindest eine sehr hohe Reichweite des Fahrzeugs unabhängig von der vorhergehenden Nutzung/Befüllung bereit. Darüber hinaus kann der Brennstoff in dem Hochdruckgasbehälter durch die Umgebung vorgewärmt werden. Dem Brennstoffverbraucher bzw. einem Druckregler, der zwischen dem Hochdruckgasbehälter und dem Brennstoffverbraucher angeordnet ist, kann somit stets Brennstoff mit einem ausreichend hohen Druck und genügend hoher Temperatur zugeführt werden bzw. bereitgestellt werden. Zudem wird kein Tankwärmetauscher zum Erwärmen des kryogenen Druckbehälters bzw. des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter benötigt, wodurch die Herstellungskosten und die Komplexität des Druckbehältersystems verringert sind.One advantage of this is that the fuel can be removed from the cryogenic pressure vessel essentially completely without (targeted) heating of the cryogenic pressure vessel. A very small amount of fuel can remain at maximum removal in the cryogenic pressure vessel. Since the cryogenic pressure vessel need not be actively heated, the cryogenic pressure vessel has a low temperature when refilling the pressure vessel system with fuel, so that the maximum fuel density or at least a very high fuel density in the cryogenic pressure vessel is achievable. Characterized in that the fuel from the cryogenic pressure vessel via a compressor and the high-pressure gas container (and finally the fuel consumer) can be supplied and thus may have a low pressure, the cryogenic pressure vessel and then taken fuel from the high pressure gas container (and finally the fuel consumer) fed be when the pressure of the fuel in the cryogenic pressure vessel is low or less than the pressure in the high-pressure gas container or less than that of the fuel consumer or a pressure regulator, which is arranged between the high pressure gas container and the fuel consumer, required pressure. As a result, the range of the vehicle in which the pressure vessel system is installed or can be increased. In addition, therefore, the maximum range or at least a very high range of the vehicle is available regardless of the previous use / filling after each complete filling. In addition, the fuel in the high-pressure gas container can be preheated by the environment. The fuel consumer or a pressure regulator, which is arranged between the high-pressure gas container and the fuel consumer, can thus always be supplied with fuel at a sufficiently high pressure and at a sufficiently high temperature. In addition, no tank heat exchanger for heating the cryogenic pressure vessel or the fuel is required in the cryogenic pressure vessel, whereby the manufacturing cost and complexity of the pressure vessel system are reduced.

Der kryogene Druckbehälter kann z.B. Brennstoff bei einem max. Betriebsdruck/maximum operating pressure/MOP von 300 barü und einer Temperatur von 40 K speichern. Der Hochdruckgasbehälter kann z.B. Brennstoff bei einem max. Betriebsdruck/maximum operating pressure/MOP von 700 barü und einer Temperatur von 300 K speichern.The cryogenic pressure vessel may e.g. Fuel at a max. Operating pressure / maximum operating pressure / MOP of 300 barü and a temperature of 40 K store. The high pressure gas container may e.g. Fuel at a max. Operating pressure / maximum operating pressure / MOP of 700 barü and a temperature of 300 K store.

Insbesondere wird die Aufgabe auch durch ein Verfahren zum Zuführen von Brennstoff aus einem in einem Fahrzeug angeordneten Druckbehältersystem zu einem Brennstoffverbraucher, insbesondere einer Brennstoffzelle, gelöst, wobei das Druckbehältersystem - mindestens einen kryogenen Druckbehälter zum Speichern von Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, und - mindestens einen Hochdruckgasbehälter zum Speichern von Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - wenn eine Dichte des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter niedriger als ein Grenzdichtewert ist und ein Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter niedriger als ein Grenzdruckwert ist: Verdichten des Brennstoffs aus dem kryogenen Druckbehälter mittels eines Verdichters und Strömen lassen des verdichteten Brennstoffs in den Hochdruckgasbehälter; - wenn eine Dichte des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter niedriger als ein Grenzdichtewert ist und ein Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter gleich oder höher als ein Grenzdruckwert ist: Strömen lassen von Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter in den Hochdruckgasbehälter, ohne den Brennstoff zu verdichten; und - Zuführen von Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter und/oder aus dem Hochdruckgasbehälter zu dem Brennstoffverbraucher.In particular, the object is also achieved by a method for supplying fuel from a pressure vessel system arranged in a vehicle to a fuel consumer, in particular a fuel cell, the pressure vessel system comprising at least one cryogenic pressure vessel for storing fuel, in particular hydrogen, and at least one high-pressure gas vessel for storing fuel, in particular hydrogen, the method comprising the steps of: when a density of the fuel in the high-pressure gas container is lower than a limit density value and a pressure of the fuel in the high-pressure gas container is lower than a limit pressure value; compressing the fuel from the cryogenic pressure vessel by means of a compressor and flowing the compressed fuel into the high-pressure gas vessel; when a density of the fuel in the high pressure gas container is lower than a limit density value and a pressure of the fuel in the high pressure gas container is equal to or higher than a threshold pressure value: flowing fuel from the cryogenic pressure container into the high pressure gas container without condensing the fuel; and - supplying fuel from the cryogenic pressure vessel and / or from the high-pressure gas vessel to the fuel consumer.

Vorteilhaft an diesem Verfahren ist, dass der Brennstoff dem kryogenen Druckbehälter im Wesentlichen vollständig ohne Erwärmung des kryogenen Druckbehälters entnehmbar ist. Eine sehr geringe Menge an Brennstoff kann bei maximaler Entnahme in dem kryogenen Druckbehälter verbleiben. Da der kryogene Druckbehälter bei dem Verfahren nicht aktiv erwärmt wird, weist der kryogene Druckbehälter beim Wiederbefüllen des Druckbehältersystems mit Brennstoff eine niedrige Temperatur auf, so dass die maximale Brennstoffdichte oder zumindest eine sehr hohe Brennstoffdichte in dem kryogenen Druckbehälter erreicht wird. Dadurch, dass der Brennstoff in dem kryogenen Druckbehälter über einen Verdichter entnommen wird und somit einen geringen Druck aufweisen kann, kann der Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter auch dann entnommen und dem Hochdruckgasbehälter (und schließlich dem Brennstoffverbraucher) zugeführt werden, wenn der Druck des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter gering ist bzw. kleiner als der Druck in dem Hochdruckgasbehälter bzw. geringer als der von dem Brennstoffverbraucher bzw. einem Druckregler, der zwischen dem Hochdruckgasbehälter und dem Brennstoffverbraucher angeordnet ist, benötigte Druck ist. Hierdurch wird die Reichweite des Fahrzeugs erhöht. Darüber hinaus steht somit nach jeder vollständigen Befüllung die maximale Reichweite oder zumindest eine sehr hohe Reichweite des Fahrzeugs bereit. Dem Brennstoffverbraucher bzw. einem Druckregler, der zwischen dem zweiten Hochdruckgasbehälter und dem Brennstoffverbraucher angeordnet ist, kann somit stets Brennstoff mit einem ausreichend hohen Druck und genügend hoher Temperatur zugeführt werden bzw. bereitgestellt werden. Zudem wird für das Verfahren kein Tankwärmetauscher zum Erwärmen des kryogenen Druckbehälters bzw. des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter benötigt, wodurch ein Druckbehältersystem mit geringen Herstellungskosten und geringer Komplexität verwendet werden kann. Es ist insbesondere möglich, dass das Strömen lassen von Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter in den Hochdruckgasbehälter, ohne den Brennstoff zu verdichten, erst bei Erfüllen der zusätzlichen Bedingung, dass der Druck des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter höher als der Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter ist, ausgeführt wird.An advantage of this method is that the fuel to the cryogenic pressure vessel is substantially completely removed without heating the cryogenic pressure vessel. A very small amount of fuel can remain at maximum removal in the cryogenic pressure vessel. Since the cryogenic pressure vessel is not actively heated in the process, the cryogenic pressure vessel has a low temperature when refilling the pressure vessel system with fuel, so that the maximum fuel density or at least a very high fuel density is achieved in the cryogenic pressure vessel. Characterized in that the fuel is removed in the cryogenic pressure vessel via a compressor and thus may have a low pressure, the fuel from the cryogenic pressure vessel can also be removed and the high pressure gas container (and finally the fuel consumer) supplied when the pressure of the fuel in the cryogenic pressure vessel is low or less than the pressure in the high-pressure gas container or less than that of the fuel consumer or a pressure regulator which is between the High pressure gas container and the fuel consumer is arranged, required pressure. This increases the range of the vehicle. In addition, therefore, the maximum range or at least a very high range of the vehicle is ready after each complete filling. The fuel consumer or a pressure regulator, which is arranged between the second high-pressure gas container and the fuel consumer, can thus always be supplied with fuel at a sufficiently high pressure and at a sufficiently high temperature. In addition, no tank heat exchanger for heating the cryogenic pressure vessel or the fuel in the cryogenic pressure vessel is required for the method, whereby a pressure vessel system can be used with low production costs and low complexity. It is particularly possible that the flow of fuel from the cryogenic pressure vessel into the high-pressure gas container without compressing the fuel, only upon satisfaction of the additional condition that the pressure of the fuel in the cryogenic pressure vessel is higher than the pressure of the fuel in the high-pressure gas container is, is being executed.

Auch ist es möglich, dass neben der Bedingung „wenn eine Dichte des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter niedriger als ein Grenzdichtewert ist und ein Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter gleich oder höher als ein Grenzdruckwert ist“ noch eine oder mehrere weitere Bedingungen erfüllt sein müssen, damit der Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter in den Hochdruckgasbehälter strömen gelassen wird, ohne den Brennstoff zu verdichten. Eine weitere Bedingung kann z.B. sein, dass der Druck und/oder die Dichte des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter unter einen Minimalwert sinkt. Ebenso ist es möglich, dass neben der Bedingung „wenn eine Dichte des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter niedriger als ein Grenzdichtewert ist und ein Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter niedriger als ein Grenzdruckwert ist“ noch eine oder mehrere weitere Bedingungen erfüllt sein müssen, damit der Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter verdichtet wird und der verdichtete Brennstoff in den Hochdruckgasbehälter strömen gelassen wird. Eine weitere Bedingung kann z.B. sein, dass der Druck und/oder die Dichte des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter unter einen Minimalwert sinkt. Zudem ist es möglich, dass auch dann Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter (ohne von dem Verdichter verdichtet zu werden oder unter Verdichtung durch den Verdichter) in den Hochdruckgasbehälter strömen gelassen wird, wenn die Dichte des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter oberhalb des Grenzdichtewerts liegt (jedoch z.B. der Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter unterhalb des Grenzdruckwerts liegt). Auch wenn die Bedingung „wenn eine Dichte des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter niedriger als ein Grenzdichtewert ist und ein Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter niedriger als ein Grenzdruckwert ist“ erfüllt ist, kann Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter in den Hochdruckgasbehälter strömen gelassen werden, wenn z.B. der Druck des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter größer ist als der Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter.Also, it is possible that in addition to the condition "when a density of the fuel in the high pressure gas container is lower than a limit density value and a pressure of the fuel in the high pressure gas container is equal to or higher than a threshold pressure value, one or more other conditions must be satisfied the fuel from the cryogenic pressure vessel is allowed to flow into the high pressure gas container without condensing the fuel. Another condition may be e.g. be that the pressure and / or the density of the fuel in the cryogenic pressure vessel drops below a minimum value. Likewise, it is possible that in addition to the condition "when a density of the fuel in the high-pressure gas container is lower than a limit density value and a pressure of the fuel in the high-pressure gas container is lower than a threshold pressure value," one more condition must be satisfied for the fuel to be satisfied is compressed from the cryogenic pressure vessel and the compressed fuel is allowed to flow into the high-pressure gas container. Another condition may be e.g. be that the pressure and / or the density of the fuel in the cryogenic pressure vessel drops below a minimum value. In addition, it is possible that fuel from the cryogenic pressure vessel (without being compressed by the compressor or compressed by the compressor) will flow into the high pressure gas vessel even if the density of the fuel in the high pressure gas vessel is above the limit density value (but eg the pressure of the fuel in the high pressure gas container is below the threshold pressure value). Even if the condition "when a density of the fuel in the high-pressure gas container is lower than a limit density value and a pressure of the fuel in the high-pressure gas container is lower than a threshold pressure value" is met, fuel may be flowed out of the cryogenic pressure container into the high-pressure gas container when e.g. the pressure of the fuel in the cryogenic pressure vessel is greater than the pressure of the fuel in the high pressure gas vessel.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Druckbehältersystem ferner eine zweite absperrbare Verbindungsleitung zwischen dem Auslass des kryogenen Druckbehälters und dem Einlass des Hochdruckgasbehälters, wobei in der zweiten absperrbaren Verbindungsleitung kein Verdichter angeordnet ist. Ein Vorteil hiervon ist, dass Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter in den Hochdruckgasbehälter strömen kann, wenn der Druck des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter höher als in dem Hochdruckgasbehälter ist, ohne verdichtet zu werden. Somit kann Energie gespart werden, da der Verdichter nicht ständig betrieben werden muss. Der Brennstoff kann vorkonditioniert bzw. erwärmt werden, bevor der Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter dem Hochdruckgasbehälter zugeführt wird.According to one embodiment, the pressure vessel system further comprises a second closable connection line between the outlet of the cryogenic pressure vessel and the inlet of the high-pressure gas container, wherein no compressor is arranged in the second closable connection line. An advantage of this is that fuel from the cryogenic pressure vessel can flow into the high pressure gas container when the pressure of the fuel in the cryogenic pressure vessel is higher than in the high pressure gas vessel without being compressed. Thus, energy can be saved because the compressor does not have to be constantly operated. The fuel may be preconditioned or heated before the fuel is supplied from the cryogenic pressure vessel to the high pressure gas vessel.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Druckbehältersystem ferner eine absperrbare dritte Verbindungsleitung, wobei die dritte Verbindungsleitung aus der zweiten Verbindungsleitung abzweigt und die zweite Verbindungsleitung unter Umgehung des Hochdruckgasbehälters mit dem Brennstoffverbraucher fluidverbindet. Vorteilhaft hieran ist, dass der Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter dem Brennstoffverbraucher direkt zuführbar ist. Folglich kann Brennstoff dem Hochdruckgasbehälter zugeführt und/oder in dem Hochdruckgasbehälter durch die Umgebung erwärmt werden, während gleichzeitig Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter dem Brennstoffverbraucher zugeführt wird. Der Brennstoff kann vor dem Zuführen des Brennstoffs zu dem Brennstoffverbraucher vorkonditioniert bzw. erwärmt werden.According to one embodiment, the pressure vessel system further comprises a lockable third connection line, wherein the third connection line branches off from the second connection line and the second connection line fluidly bypasses the high pressure gas container with the fuel consumer. An advantage of this is that the fuel from the cryogenic pressure vessel is the fuel consumers fed directly. Consequently, fuel can be supplied to the high-pressure gas container and / or heated in the high-pressure gas container by the environment, while at the same time fuel from the cryogenic pressure vessel is supplied to the fuel consumer. The fuel may be preconditioned or heated prior to supplying the fuel to the fuel consumer.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Druckbehältersystem ferner einen Wärmetauscher zum Erwärmen des Brennstoffs, wobei der Wärmetauscher zwischen dem kryogenen Druckbehälter und dem Verdichter angeordnet ist. Ein Vorteil hiervon ist, dass der Verdichter technisch einfach ausgebildet und kostengünstig sein kann, da der Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter erwärmt wird, bevor der Brennstoff in den Verdichter gelangt. Dies senkt somit die Herstellungskosten und die Komplexität des Druckbehältersystems.According to one embodiment, the pressure vessel system further comprises a heat exchanger for heating the fuel, wherein the heat exchanger between the cryogenic pressure vessel and the compressor is arranged. One advantage of this is that the compressor can be technically simple and inexpensive since the fuel is heated from the cryogenic pressure vessel before the fuel enters the compressor. This thus reduces the manufacturing costs and complexity of the pressure vessel system.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Wärmetauscher derart angeordnet, dass der Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter durch den Wärmetauscher strömen muss, bevor der Brennstoff in die zweite Verbindungsleitung gelangen kann. Vorteilhaft hieran ist, dass die zweite Verbindungsleitung nicht für kryogenen Brennstoff bzw. die entsprechenden Temperaturen ausgelegt sein muss. Dies senkt die Herstellungskosten und die Komplexität des Druckbehältersystems. Zudem ist auf diese Weise sichergestellt, dass nur durch den Wärmetauscher erwärmter Brennstoff (und kein nicht durch den Wärmetauscher erwärmter Brennstoff) über die zweite Verbindungsleitung aus dem kryogenen Druckbehälter in den Hochdruckgasbehälter gelangt.According to one embodiment, the heat exchanger is arranged such that the fuel from the cryogenic pressure vessel has to flow through the heat exchanger before the fuel can get into the second connection line. The advantage of this is that the second connecting line does not have to be designed for cryogenic fuel or the corresponding temperatures. This reduces the manufacturing cost and complexity of the pressure vessel system. It's also that way ensures that only through the heat exchanger heated fuel (and not heated by the heat exchanger fuel) via the second connecting line from the cryogenic pressure vessel into the high-pressure gas container passes.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Druckbehältersystem ferner eine vierte absperrbare Verbindungsleitung, wobei die vierte Verbindungsleitung den Auslass des kryogenen Druckbehälter mit dem Einlass des Hochdruckgasbehälters unter Umgehung des Wärmetauschers, insbesondere unter Umgehung des Wärmetauschers und unter Umgehung des Verdichters, fluidverbindet. Hierdurch kann beim Befüllen des Druckbehältersystems mit Brennstoff der Brennstoff zum Abkühlen des kryogenen Druckbehälters verwendet (indem der Brennstoff durch den kryogenen Druckbehälter strömt) und nach dem Durchströmen des kryogenen Druckbehälters in dem Hochdruckgasbehälter bei einer tiefen Temperatur gespeichert werden. Vorteilhaft hieran ist, dass die maximale Speicherdichte an Brennstoff in dem kryogenen Druckbehälter erhöht wird (da der kryogene Druckbehälter durch den durchströmenden Brennstoff abgekühlt wird). Zudem kann mehr Brennstoff in dem Hochdruckgasbehälter gespeichert werden.According to one embodiment, the pressure vessel system further comprises a fourth closable connection line, wherein the fourth connection line fluidly connects the outlet of the cryogenic pressure container with the inlet of the high-pressure gas container, bypassing the heat exchanger, in particular bypassing the heat exchanger and bypassing the compressor. Hereby, when filling the pressure vessel system with fuel, the fuel for cooling the cryogenic pressure vessel may be used (by flowing the fuel through the cryogenic pressure vessel) and stored at a low temperature after flowing through the cryogenic pressure vessel in the high pressure gas vessel. The advantage of this is that the maximum storage density of fuel in the cryogenic pressure vessel is increased (since the cryogenic pressure vessel is cooled by the fuel flowing through). In addition, more fuel can be stored in the high-pressure gas container.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Wärmetauscher derart angeordnet, dass der Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter nicht durch den Wärmetauscher strömen muss, bevor der Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter in die zweite Verbindungsleitung strömen kann. Vorteilhaft hieran ist, dass eine Verbindungsleitung (z.B. die vierte Verbindungsleitung), die den kryogenen Druckbehälter mit dem Hochdruckgasbehälter fluidverbindet, eingespart bzw. weggelassen werden kann. Beim Befüllen des Druckbehältersystems kann der Hochdruckgasbehälter mit kaltem Brennstoff, der zum Abkühlen des kryogenen Druckbehälters durch den kryogenen Druckbehälter geführt wurde, durch die zweite Verbindungsleitung befüllt werden. Somit sinkt die Anzahl an Verbindungsleitungen. Dies senkt die Herstellungskosten des Druckbehältersystems.According to one embodiment, the heat exchanger is arranged such that the fuel from the cryogenic pressure vessel does not have to flow through the heat exchanger before the fuel can flow from the cryogenic pressure vessel into the second connection line. Advantageously, a connection line (e.g., the fourth connection line) which fluidly connects the cryogenic pressure container to the high-pressure gas container may be omitted. When filling the pressure vessel system, the high-pressure gas container with cold fuel, which was led to cool the cryogenic pressure vessel through the cryogenic pressure vessel, are filled through the second connecting line. Thus, the number of connecting lines decreases. This lowers the manufacturing cost of the pressure vessel system.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter vor dem Zuführen des Brennstoffs zu dem Verdichter mittels eines Wärmetauschers erwärmt. Ein Vorteil hiervon ist, dass das Verfahren auch mit einem technisch einfachen Druckbehältersystem ausgeführt werden kann. Der Verdichter muss nicht zum Verdichten von kryogenem Brennstoff ausgelegt sein, sondern es ist ausreichend, wenn der Verdichter zum Verdichten von nicht-kryogenem Brennstoff ausgelegt ist. Folglich kann ein kostengünstiges und technisch einfaches Druckbehältersystem verwendet werden.According to one embodiment of the method, the fuel from the cryogenic pressure vessel is heated prior to supplying the fuel to the compressor by means of a heat exchanger. An advantage of this is that the method can also be carried out with a technically simple pressure tank system. The compressor need not be designed to compress cryogenic fuel, but it is sufficient if the compressor is designed to compress non-cryogenic fuel. Consequently, a low-cost and technically simple pressure vessel system can be used.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter durch eine zweite und/oder vierte Verbindungsleitung unter Umgehung des Wärmetauschers in den Hochdruckgasbehälter strömen gelassen. Vorteilhaft hieran ist, dass Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter, ohne diesen aktiv zu erwärmen, in den Hochdruckgasbehälter strömen kann. Somit kann kalter Brennstoff dem Hochdruckgasbehälter zugeführt werden. Darüber hinaus kann beim Befüllen des Druckbehältersystems mit Brennstoff der Brennstoff zum Abkühlen des kryogenen Druckbehälters verwendet und nach dem Durchströmen des kryogenen Druckbehälters in dem Hochdruckgasbehälter bei einer tiefen Temperatur gespeichert wird. Somit wird die maximale Speicherdichte an Brennstoff in dem kryogenen Druckbehälter erhöht. Zudem kann mehr Brennstoff in dem Hochdruckgasbehälter gespeichert werden. Darüber hinaus kann der Hochdruckgasbehälter besonders schnell kryogen betankt werden, da die Dichte des Massenstroms des kryogenen Brennstoffs höher ist als die Dichte des Massenstroms eines lediglich durch Vorkühlung gekühlten Brennstoffs bei einer „warmen“, d.h. nicht-kryogenen, Befüllung bzw. Betankung des Hochdruckgasbehälters.According to one embodiment of the method, the fuel from the cryogenic pressure vessel is flowed through a second and / or fourth connection line, bypassing the heat exchanger into the high-pressure gas container. The advantage of this is that fuel from the cryogenic pressure vessel, without actively warming it, can flow into the high-pressure gas container. Thus, cold fuel can be supplied to the high-pressure gas container. Moreover, when filling the pressure vessel system with fuel, the fuel may be used to cool the cryogenic pressure vessel and stored after passing through the cryogenic pressure vessel in the high pressure gas vessel at a low temperature. Thus, the maximum storage density of fuel in the cryogenic pressure vessel is increased. In addition, more fuel can be stored in the high-pressure gas container. Moreover, since the density of the cryogenic fuel mass flow is higher than the mass flow rate of a pre-cooled fuel only at a "warm", i.e., high pressure, gas cylinder, the high pressure gas can be refueled particularly quickly. non-cryogenic, filling or refueling of the high pressure gas container.

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) bzw. Hochdruckgasbehälter 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) or high-pressure gas containers are formed, substantially at ambient temperatures, fuel (for example 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 Druckbehältersystem umfasst einen kryogenen Druckbehälter (= CcH2-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 pressure vessel system comprises a cryogenic pressure vessel (= CcH2 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. Of 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.

Der Brennstoff kann insbesondere ein Brennstoff sein, der bei Normalbedingungen (Druck von 1,01325 bar und Temperatur von 0 °C) gasförmig ist.In particular, the fuel may be a fuel which is gaseous under normal conditions (pressure of 1.01325 bar and temperature of 0 ° C).

Der Grenzdruckwert kann ein vorgegebener Druckwert sein, bei dessen Unterschreiten ein direktes Zuführen von Brennstoff aus dem Hochdruckgasbehälter zu dem Druckregler bzw. Brennstoffverbraucher nicht mehr möglich ist bzw. nur mit einer sehr geringen Effizienz oder unter Leistungsverringerung möglich ist. Der Grenzdruckwert kann z.B. 50 barü, ferner bevorzugt 20 barü und besonders bevorzugt 5 barü betragen. Der Grenzdruckwert kann der Mindestbetriebsdruck eines Druckreglers sein, der zwischen dem zweiten Hochdruckgasbehälter und dem Brennstoffverbraucher angeordnet ist.The limit pressure value may be a predetermined pressure value, below which a direct supply of fuel from the high-pressure gas container to the pressure regulator or fuel consumer is no longer possible or is possible only with a very low efficiency or power reduction. The limit pressure value may e.g. 50 barü, further preferably 20 barü and particularly preferably 5 barü amount. The threshold pressure value may be the minimum operating pressure of a pressure regulator disposed between the second high-pressure gas container and the fuel consumer.

Der Grenzdichtewert kann ein minimaler Dichtewert des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter und/oder in dem Hochdruckgasbehälter sein, der (um sicherheitskritische Situationen zu verhindern) nicht unterschritten werden darf bzw. kann. Der Grenzdichtewert kann z.B. 4 g/l, ferner bevorzugt 1,5 g/l und besonders bevorzugt 0,8 g/l betragen.The limit density value may be a minimum density value of the fuel in the cryogenic pressure vessel and / or in the high-pressure gas container, which must not be undercut (to prevent safety-critical situations). The limit density value may e.g. 4 g / l, further preferably 1.5 g / l and particularly preferably 0.8 g / l amount.

Der Hochdruckgasbehälter kann insbesondere ein Druckbehälter sein, der zum Speichern von nicht-kryogenem Brennstoff bzw. von gasförmigem Brennstoff ausgebildet sind. Der kryogene Druckbehälter kann insbesondere zum Speichern von kryogenem und/oder gasförmigen Brennstoff ausgebildet sein. Insbesondere kann sich der Hochdruckgasbehälter von dem kryogenen Druckbehälter dadurch unterscheiden, dass der kryogene Druckbehälter stark wärmeisoliert ist, um den kryogenen Brennstoff in dem kryogenen Druckbehälter möglichst lange kryogen bei niedrigen Temperaturen (gegenüber der Betriebstemperatur des Fahrzeugs) zu speichern. Der Hochdruckgasbehälter kann insbesondere keine oder nur eine geringe Wärmeisolation aufweisen, so dass der Brennstoff in dem Hochdruckgasbehälter durch die Umgebung bzw. das Fahrzeug bzw. die Abwärme des Fahrzeugs erwärmt wird. Hierfür kann ein Wärmetauscher verwendet werden.The high-pressure gas container may in particular be a pressure vessel, which is designed to store non-cryogenic fuel or gaseous fuel. The cryogenic pressure vessel may be designed in particular for storing cryogenic and / or gaseous fuel. In particular, the high-pressure gas container may differ from the cryogenic pressure container in that the cryogenic pressure container is highly thermally insulated in order to cryogenically store the cryogenic fuel in the cryogenic pressure container at low temperatures (compared to the operating temperature of the vehicle). In particular, the high-pressure gas container may have no or only little heat insulation, so that the fuel in the high-pressure gas container is heated by the surroundings or the vehicle or the waste heat of the vehicle. For this purpose, a heat exchanger can be used.

Der Hochdruckgasbehälter kann ein Druckbehälter vom Typ III sein. Druckbehälter vom Typ III können aus zwei Komponenten bestehen: einem Innenliner aus Metall (z.B. Stahl oder Aluminium) und einem Kohlefaserverbundmaterial, das den Innenliner umgibt und hauptsächlich für die Druckfestigkeit sorgt.The high-pressure gas container may be a type III pressure vessel. Type III pressure vessels may consist of two components: an inner liner of metal (e.g., steel or aluminum) and a carbon fiber composite material surrounding the inner liner and primarily providing compressive strength.

Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckbehältersystems;
  • 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckbehältersystems; und
  • 3 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckbehältersystems.
The technology disclosed herein will now be explained with reference to figures. Show it:
  • 1 a schematic view of a first embodiment of the pressure vessel system according to the invention;
  • 2 a schematic view of a second embodiment of the pressure vessel system according to the invention; and
  • 3 a schematic view of a third embodiment of the pressure vessel system according to the invention.

1 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckbehältersystems 10. Das Druckbehältersystem 10 umfasst zwei Druckbehälter: einen kryogenen Druckbehälter 20, einen Hochdruckgasbehälter 60. Der Hochdruckgasbehälter 60 kann insbesondere ein nicht-kryogener Druckbehälter sein. Die kryogene Druckbehälter 20 und der Hochdruckgasbehälter 60 sind jeweils zum Speichern von Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, ausgebildet. 1 shows a schematic view of a first embodiment of the pressure vessel system according to the invention 10 , The pressure vessel system 10 includes two pressure vessels: a cryogenic pressure vessel 20 , a high pressure gas container 60 , The high-pressure gas container 60 may in particular be a non-cryogenic pressure vessel. The cryogenic pressure vessels 20 and the high pressure gas container 60 are each designed to store fuel, in particular hydrogen.

Das Druckbehältersystem 10 kann neben dem kryogenen Druckbehälter 20 und dem Hochdruckgasbehälter 60 noch weitere Druckbehälter 20 aufweisen, z.B. einen oder mehrere kryogenen Druckbehälter 20 und einen oder mehrere Hochdruckgasbehälter 60. The pressure vessel system 10 can be next to the cryogenic pressure vessel 20 and the high-pressure gas container 60 even more pressure vessels 20 have, for example, one or more cryogenic pressure vessel 20 and one or more high pressure gas containers 60 ,

Der kryogene Druckbehälter 20 bzw. ein Einlass des kryogenen Druckbehälters 20 ist über eine Verbindungsleitung 17 mit einer Befüllöffnung/Tankkupplung 15 verbunden. Die Befüllöffnung/Tankkupplung 15 kann mit einer Befüllquelle, z.B. einer Brennstofftankstelle, verbunden werden. Der Brennstoff gelangt über die Befüllöffnung/Tankkupplung 15 in den kryogenen Druckbehälter 20 und wird darin gespeichert. Ein Einlassventil 22 bzw. Absperrventil (z.B. ein Rückschlagventil) ist in der Verbindungsleitung 17 zwischen dem kryogenen Druckbehälter 20 und der Befüllöffnung/Tankkupplung 15 angeordnet.The cryogenic pressure vessel 20 or an inlet of the cryogenic pressure vessel 20 is via a connection line 17 with a filling opening / tank coupling 15 connected. The filling opening / tank coupling 15 can be connected to a filling source, eg a fuel station. The fuel passes through the filling opening / tank coupling 15 in the cryogenic pressure vessel 20 and is stored in it. An inlet valve 22 or shut-off valve (eg a check valve) is in the connecting line 17 between the cryogenic pressure vessel 20 and the filling opening / tank coupling 15 arranged.

Der Auslass des kryogenen Druckbehälters 20 ist mit einem ersten Dreiwegeventil 23 fluidverbunden. Zwischen dem Auslass des kryogenen Druckbehälters 20 und dem ersten Dreiwegeventil 23 ist ein erstes Druckentlastungsventil 26 angeordnet. Das erste Druckentlastungsventil 26 gibt Brennstoff an die Umgebung und/oder an ein Blow-Off-Management-System ab, wenn der Druck des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter 20 über den Maximalwert steigt.The outlet of the cryogenic pressure vessel 20 is with a first three-way valve 23 fluidly connected. Between the outlet of the cryogenic pressure vessel 20 and the first three-way valve 23 is a first pressure relief valve 26 arranged. The first pressure relief valve 26 releases fuel to the environment and / or to a blow-off management system when the pressure of the fuel in the cryogenic pressure vessel 20 rises above the maximum value.

Das erste Dreiwegeventil 23 ist mit dem Auslass des kryogenen Druckbehälters 20, einem Wärmetauscher 70 zum Erwärmen des Brennstoffs und einer vierten Verbindungsleitung 36 fluidverbunden. Das erste Dreiwegeventil 23 kann Brennstoff von dem kryogenen Druckbehälter 20 dem Wärmetauscher 70 und/oder der vierten Verbindungsleitung 36 zuführen. Auch ist das erste Dreiwegeventil 23 ausgebildet, einen oder beide Strömungswege zu sperren.The first three-way valve 23 is with the outlet of the cryogenic pressure vessel 20 , a heat exchanger 70 for heating the fuel and a fourth connection line 36 fluidly connected. The first three-way valve 23 can get fuel from the cryogenic pressure vessel 20 the heat exchanger 70 and / or the fourth connection line 36 respectively. Also, the first three-way valve 23 designed to block one or both flow paths.

Der Wärmetauscher 70 dient zum Erwärmen des Brennstoffs mittels eines Wärmemediums (sogenanntes Vorkonditionieren). Die vierte Verbindungsleitung 36 fluidverbindet den Auslass des kryogenen Druckbehälters 20 mit einem Einlass des Hochdruckgasbehälters 60. Somit kann unter Umgehung des Wärmetauschers 70 und des Verdichters 90 Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter 20 in den Hochdruckgasbehälter 60, z.B. während der Befüllung des Druckbehältersystems 10, strömen.The heat exchanger 70 serves to heat the fuel by means of a heat medium (so-called preconditioning). The fourth connection line 36 fluid connects the outlet of the cryogenic pressure vessel 20 with an inlet of the high pressure gas container 60 , Thus, bypassing the heat exchanger 70 and the compressor 90 Fuel from the cryogenic pressure vessel 20 in the high-pressure gas container 60 , eg during the filling of the pressure vessel system 10 , stream.

Strömungstechnisch vom ersten Dreiwegeventil 23 aus gesehen hinter dem Wärmetauscher 70 ist ein zweites Dreiwegeventil 24 angeordnet. Das zweite Dreiwegeventil 24 ist mit dem Wärmetauscher 70, einer ersten Verbindungsleitung 32 und einer zweiten Verbindungsleitung 34 fluidverbunden. Das zweite Dreiwegeventil 24 kann den Brennstoff von dem Wärmetauscher 70 in die erste Verbindungsleitung 32 und/oder in die zweite Verbindungsleitung 34 strömen lassen. Auch ist das zweite Dreiwegeventil 24 ausgebildet, einen oder beide Strömungswege zu sperren.Fluidically from the first three-way valve 23 seen from behind the heat exchanger 70 is a second three-way valve 24 arranged. The second three-way valve 24 is with the heat exchanger 70 , a first connection line 32 and a second connection line 34 fluidly connected. The second three-way valve 24 can remove the fuel from the heat exchanger 70 in the first connection line 32 and / or in the second connection line 34 let it flow. Also, the second three-way valve 24 designed to block one or both flow paths.

Der Wärmetauscher 70 kann einen Luftwärmetauscher, einen Flüssigkeitswärmetauscher und/oder einen Kondensator umfassen oder sein.The heat exchanger 70 may include or be an air heat exchanger, a liquid heat exchanger and / or a capacitor.

Die erste Verbindungsleitung 32 fluidverbindet den Wärmetauscher 70 über das zweite Dreiwegeventil 24 mit dem Einlass des Hochdruckgasbehälters 60. Die zweite Verbindungsleitung 34 fluidverbindet ebenfalls den Wärmetauscher 70 über das zweite Dreiwegeventil 24 mit dem Einlass des Hochdruckgasbehälters 60. In der ersten Verbindungsleitung 32 ist ein Verdichter 90 zum Verdichten des Brennstoffs (aus dem kryogenen Druckbehälter 20) angeordnet. In der zweiten Verbindungsleitung 34 ist kein Verdichter 90 angeordnet.The first connection line 32 fluid connects the heat exchanger 70 over the second three-way valve 24 with the inlet of the high pressure gas container 60 , The second connection line 34 Fluid also connects the heat exchanger 70 over the second three-way valve 24 with the inlet of the high pressure gas container 60 , In the first connection line 32 is a compressor 90 for compressing the fuel (from the cryogenic pressure vessel 20 ) arranged. In the second connection line 34 is not a compressor 90 arranged.

In der ersten Verbindungsleitung 32 ist ein erstes Rückschlagventil 50 angeordnet, das ein Rückfließen von Brennstoff von dem Hochdruckgasbehälter 60 (bzw. aus der zweiten Verbindungsleitung 34 und/oder der vierten Verbindungsleitung 36) zu dem Verdichter 90 verhindert. In der zweiten Verbindungsleitung 34 ist ein zweites Rückschlagventil 51 angeordnet, welches ein Rückfließen von Brennstoff aus dem Hochdruckgasbehälter 60 (bzw. aus der ersten Verbindungsleitung 32 und/oder der vierten Verbindungsleitung 36) zu dem Wärmetauscher 70 verhindert.In the first connection line 32 is a first check valve 50 arranged, which is a backflow of fuel from the high pressure gas container 60 (or from the second connection line 34 and / or the fourth connection line 36 ) to the compressor 90 prevented. In the second connection line 34 is a second check valve 51 arranged, which is a backflow of fuel from the high pressure gas container 60 (or from the first connection line 32 and / or the fourth connection line 36 ) to the heat exchanger 70 prevented.

Der Verdichter 90 verdichtet bzw. komprimiert den Brennstoff, der aus dem kryogenen Druckbehälter 20 über das erste Dreiwegeventil 23, den Wärmetauscher 70 und das zweite Dreiwegeventil 24 dem Verdichter 90 zugeführt wird. Auf diese Weise kann der Brennstoff auch dann aus dem kryogenen Druckbehälter 20 in den Hochdruckgasbehälter 60 strömen, wenn der Druck des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter 20 unterhalb des Drucks des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter 60 und/oder unterhalb eines Grenzdruckwerts ist.The compressor 90 compresses or compresses the fuel from the cryogenic pressure vessel 20 over the first three-way valve 23 , the heat exchanger 70 and the second three-way valve 24 the compressor 90 is supplied. In this way, the fuel can then also from the cryogenic pressure vessel 20 in the high-pressure gas container 60 flow when the pressure of the fuel in the cryogenic pressure vessel 20 below the pressure of the fuel in the high pressure gas container 60 and / or below a threshold pressure value.

Ein zweites Druckentlastungsventil 28 ist in einer Verbindungsleitung angeordnet, die einen Abschnitt zwischen dem Wärmetauscher 70 und dem zweiten Dreiwegeventil 24 und einen Abschnitt der zweiten Verbindungsleitung 34 zwischen dem zweiten Dreiwegeventil 24 und dem zweiten Rückschlagventil 51 fluidverbindet. Wenn der Druckunterschied des Brennstoffs an der Stelle nach dem Wärmetauscher 70 relativ zu dem Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter 60 einen Druckunterschiedswert überschreitet (z.B. mehr als ca. 300 bar beträgt) öffnet das zweite Druckentlastungsventil 28 und Brennstoff von dem Abschnitt zwischen dem Wärmetauscher 70 und dem zweiten Dreiwegeventil 24 strömt in den Abschnitt der zweiten Verbindungsleitung 34 zwischen dem zweiten Dreiwegeventil 24 und dem zweiten Rückschlagventil 51 und von hier in den Hochdruckgasbehälter 60 und/oder über die dritte Verbindungsleitung 35 direkt zu dem Brennstoffverbraucher 80.A second pressure relief valve 28 is arranged in a connecting line which forms a section between the heat exchangers 70 and the second three-way valve 24 and a portion of the second connection line 34 between the second three-way valve 24 and the second check valve 51 fluidly. If the pressure difference of the fuel at the point after the heat exchanger 70 relative to the pressure of the fuel in the high pressure gas container 60 exceeds a pressure differential value (eg, more than about 300 bar) opens the second pressure relief valve 28 and fuel from the section between the heat exchanger 70 and the second three-way valve 24 flows into the section of the second connecting line 34 between the second three-way valve 24 and the second check valve 51 and from here into the high pressure gas tank 60 and / or via the third connection line 35 directly to the fuel consumer 80 ,

Auf diese Weise kann auch bei einem geparkten Fahrzeug bzw. ausgeschaltetem Motor (also auch ohne Verfügbarkeit eines elektrischen oder elektronischen Systems) und bei geschlossenem zweiten Dreiwegeventil 24, Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter 20 in den Hochdruckgasbehälter 60 strömen. Im Fahrzeugbetrieb bzw. Motorbetrieb kann das zweite Dreiwegeventil 24 angesteuert werden und über das geöffnete zweite Dreiwegeventil 24 Brennstoff in die zweite Verbindungsleitung 34 strömen. Ein Überströmen des Brennstoffs ist dann auch bei einem geringen Druckunterschied zwischen dem Brennstoff in dem kryogenen Druckbehälter 20 und dem Brennstoff in dem Hochdruckgasbehälter 60 möglich. Der Druckunterschied zum Überströmen von Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter 20 in den Hochdruckgasbehälter 60 ist einstellbar. Der Brennstoff kann gleichzeitig aus dem kryogenen Druckbehälter 20 dem Hochdruckgasbehälter 60 über das zweite Dreiwegeventil 24 und die zweite Verbindungsleitung 34 zugeführt werden und dem Hochdruckgasbehälter 60 entnommen und über die Verbindungsleitung 65 dem Brennstoffverbraucher 80 zugeführt werden.In this way, even with a parked vehicle or engine off (ie, even without availability of an electrical or electronic system) and closed the second three-way valve 24 , Fuel from the cryogenic pressure vessel 20 in the high-pressure gas container 60 stream. In vehicle operation or engine operation, the second three-way valve 24 be controlled and the open second three-way valve 24 Fuel in the second connection line 34 stream. An overflow of the fuel is then also at a small pressure difference between the fuel in the cryogenic pressure vessel 20 and the fuel in the high pressure gas container 60 possible. The pressure difference to overflow of fuel from the cryogenic pressure vessel 20 in the high-pressure gas container 60 is adjustable. The fuel can simultaneously from the cryogenic pressure vessel 20 the high-pressure gas container 60 over the second three-way valve 24 and the second connection line 34 be supplied and the high-pressure gas tank 60 taken and over the connecting line 65 the fuel consumer 80 be supplied.

Eine dritte Verbindungsleitung 35 fluidverbindet einen Abschnitt der zweiten Verbindungsleitung 34 (der strömungstechnisch nach der Leitung von dem dritten Druckentlastungsventil 29 in die zweite Verbindungsleitung 34 angeordnet ist) zwischen dem zweiten Dreiwegeventil 24 und dem zweiten Rückschlagventil 51 und einem dritten Dreiwegeventil 25, das zwischen dem Auslass des Hochdruckgasbehälters 60 und dem Brennstoffverbraucher 80 angeordnet ist. Das dritte Dreiwegeventil 25 ist fluidverbunden mit dem Auslass des Hochdruckgasbehälters 60, dem Brennstoffverbraucher 80 und der dritten Verbindungsleitung 35. Das dritte Dreiwegeventil 25 kann den Brennstoff von dem Hochdruckgasbehälter 60 und/oder von der dritten Verbindungsleitung 35 zu dem Brennstoffverbraucher 80 strömen lassen. Auch ist das dritte Dreiwegeventil 25 ausgebildet, einen oder beide Strömungswege zu sperren.A third connection line 35 fluid connects a portion of the second connection line 34 (The fluidically after the line from the third pressure relief valve 29 in the second connection line 34 is arranged) between the second three-way valve 24 and the second check valve 51 and a third three-way valve 25 that is between the outlet of the high pressure gas container 60 and the fuel consumer 80 is arranged. The third three-way valve 25 is fluidly connected to the outlet of the high-pressure gas container 60 , the fuel consumer 80 and the third connection line 35 , The third three-way valve 25 can remove the fuel from the high-pressure gas tank 60 and / or from the third connection line 35 to the fuel consumer 80 let it flow. Also is the third three-way valve 25 designed to block one or both flow paths.

Stromabwärts der ersten Verbindungsleitung 32 bzw. der zweiten Verbindungsleitung 34 bzw. der vierten Verbindungsleitung 36 und vor dem Einlass des Hochdruckgasbehälters 60 ist ein drittes Druckentlastungsventil 29 angeordnet. Das dritte Druckentlastungsventil 29 lässt Brennstoff in die Umgebung und/oder zu einem Blow-Off-Management-System strömen, wenn der Druck des Brennstoffs an dieser Stelle zu groß ist.Downstream of the first connection line 32 or the second connection line 34 or the fourth connection line 36 and in front of the inlet of the high-pressure gas container 60 is a third pressure relief valve 29 arranged. The third pressure relief valve 29 allows fuel to flow into the environment and / or to a blow-off management system when the pressure of the fuel at that location is too high.

Bei der Befüllung des Druckbehältersystems 10 mit kryogenem Brennstoff strömt der Brennstoff durch den kryogenen Druckbehälter 20, wodurch dieser abgekühlt wird, und wird durch die vierte Verbindungsleitung 36 in den Hochdruckgasbehälter 60 strömen gelassen. Der Strömungsweg durch den Wärmetauscher 70 ist geschlossen. Während der Befüllung wird die Dichte des Brennstoffs (f(T,p)) im Hochdruckgasbehälter 60 überwacht. Ist die maximal zulässige Dichte an Brennstoff in dem Hochdruckgasbehälter 60 erreicht, wird das erste Dreiwegeventil 23 geschlossen, so dass kein Brennstoff mehr durch die vierte Verbindungsleitung 36, die zweite Verbindungsleitung 34 oder die erste Verbindungsleitung 32 in den Hochdruckgasbehälter 60 strömt, d.h. das erste Dreiwegeventil 23 verschließt den Auslass des kryogenen Druckbehälters 20 vollständig. Nun wird der kryogene Druckbehälter 20 mit Brennstoff befüllt. Wenn sowohl im Druckbehälter 20 als auch im Hochdruckbehälter 60 die maximale Dichte bzw. wenn der maximal zulässige Druck bzw. Maximaldruck in dem kryogenen Druckbehälter 20 erreicht ist, wird die Befüllung beendet (z.B. durch die Tankstelle bzw. Befüllquelle, durch Kommunikation zwischen Fahrzeug und Befüllquelle oder durch Schließen eines Befüllventils) und/oder durch Schließen des Einlassventils 22 des kryogenen Druckbehälters 20. When filling the pressure vessel system 10 with cryogenic fuel, the fuel flows through the cryogenic pressure vessel 20 , whereby this is cooled, and is through the fourth connecting line 36 in the high-pressure gas container 60 let it flow. The flow path through the heat exchanger 70 is closed. During filling, the density of the fuel (f (T, p)) in the high-pressure gas tank 60 supervised. Is the maximum allowable density of fuel in the high pressure gas container 60 achieved, becomes the first three-way valve 23 closed, leaving no fuel through the fourth connection line 36 , the second connection line 34 or the first connection line 32 in the high-pressure gas container 60 flows, ie the first three-way valve 23 closes the outlet of the cryogenic pressure vessel 20 Completely. Now the cryogenic pressure vessel 20 filled with fuel. If both in the pressure vessel 20 as well as in the high-pressure vessel 60 the maximum density or if the maximum allowable pressure or maximum pressure in the cryogenic pressure vessel 20 is reached, the filling is completed (eg by the gas station or filling source, by communication between the vehicle and Befüllquelle or by closing a filling valve) and / or by closing the inlet valve 22 of the cryogenic pressure vessel 20 ,

Der Brennstoff strömt bei entsprechend geöffnetem Dreiwegeventil 25 aus dem Hochdruckgasbehälter 60 durch die Verbindungsleitung 65 zu dem Brennstoffverbraucher 80.The fuel flows at appropriately opened three-way valve 25 from the high-pressure gas container 60 through the connection line 65 to the fuel consumer 80 ,

Zwischen dem zweiten Dreiwegeventil 24 und dem Verdichter 90 ist bei der ersten Ausführungsform ein viertes Druckentlastungsventil 30 angeordnet. Das vierte Druckentlastungsventil 30 lässt Brennstoff in die Umgebung und/oder zu einem Blow-Off-Management-System strömen, wenn der Druck des Brennstoffs an der Stelle zwischen dem vierten Druckentlastungsventil 24 und dem Verdichter 90 zu groß ist.Between the second three-way valve 24 and the compressor 90 is a fourth pressure relief valve in the first embodiment 30 arranged. The fourth pressure relief valve 30 allows fuel to flow into the environment and / or to a blow-off management system when the pressure of the fuel at the location between the fourth pressure relief valve 24 and the compressor 90 is too big.

2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckbehältersystems 10. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass keine vierte Verbindungsleitung 36 vorhanden ist, und dadurch, dass der Wärmetauscher 70 erst nach dem zweiten Dreiwegeventil 24 bzw. nach der Abzweigung der zweiten Verbindungsleitung 34 angeordnet ist. D.h. der Wärmetauscher 70 ist zwischen dem zweiten Dreiwegeventil 24 und dem Verdichter 90 angeordnet. 2 a schematic view of a second embodiment of the pressure vessel system according to the invention 10 , The second embodiment differs from the first embodiment in that no fourth connection line 36 is present, and in that the heat exchanger 70 only after the second three-way valve 24 or after the branch of the second connection line 34 is arranged. That is, the heat exchanger 70 is between the second three-way valve 24 and the compressor 90 arranged.

Der Brennstoff kann aus dem kryogenen Druckbehälter 20 auf folgenden Wegen bzw. Arten zu dem Brennstoffverbraucher 80 gelangen:

  1. 1. über das erste Dreiwegeventil 23, durch den Wärmetauscher 70, durch das zweite Dreiwegeventil 24 in die zweite Verbindungsleitung 34 und durch den Hochdruckgasbehälter 60 (wobei der Brennstoff hier zwischengespeichert werden kann).
  2. 2. über das erste Dreiwegeventil 23, durch den Wärmetauscher 70, durch die erste Verbindungsleitung 32, durch den Verdichter 90 und durch den Hochdruckgasbehälter 60 (wobei der Brennstoff hier zwischengespeichert werden kann).
  3. 3. über das erste Dreiwegeventil 23, durch den Wärmetauscher 70, durch das zweite Dreiwegeventil 24 in die zweite Verbindungsleitung 34, in die dritte Verbindungsleitung 35, durch das dritte Dreiwegeventil 25 und somit unter Umgehung des Hochdruckgasbehälters 60 zu dem Brennstoffverbraucher 80.
  4. 4. über das erste Dreiwegeventil 23, durch den Wärmetauscher 70, durch das zweite Druckentlastungsventil 28, in die zweite Verbindungsleitung 34 durch den Hochdruckgasbehälter 60 (wobei der Brennstoff hier zwischengespeichert werden kann).
The fuel may come from the cryogenic pressure vessel 20 in the following ways or ways to the fuel consumer 80 reach:
  1. 1. over the first three-way valve 23 , through the heat exchanger 70 , through the second three-way valve 24 in the second connection line 34 and through the high-pressure gas container 60 (where the fuel can be cached here).
  2. 2. via the first three-way valve 23 , through the heat exchanger 70 , through the first connection line 32 , through the compressor 90 and through the high-pressure gas container 60 (where the fuel can be cached here).
  3. 3. via the first three-way valve 23 , through the heat exchanger 70 , through the second three-way valve 24 in the second connection line 34 , in the third connection line 35 , through the third three-way valve 25 and thus bypassing the high-pressure gas tank 60 to the fuel consumer 80 ,
  4. 4. via the first three-way valve 23 , through the heat exchanger 70 , through the second pressure relief valve 28 , in the second connection line 34 through the high pressure gas container 60 (where the fuel can be cached here).

Wenn durch Entnahme von Brennstoff aus dem Hochdruckgasbehälter 60 ein Grenzdifferenzdruck zwischen dem Druck des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter 20 und dem Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter 60 erreicht wird, strömt (kryogener) Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter 20 über das zweite Druckentlastungsventil 28 in den Hochdruckgasbehälter 60. Der Grenzdifferenzdruck kann z.B. 0 bar, vorzugsweise 100 bar, besonders vorzugsweise 300 bar betragen. Diese Funktion kann rein mechanisch ausgebildet sein und funktioniert daher auch, wenn das Fahrzeug geparkt bzw. abgestellt ist. Hierfür kann insbesondere das erste Dreiwegeventil 23 derart ausgebildet sein, dass dieses im stromlosen Zustand die Verbindung zu dem Wärmtauscher 70 freigibt bzw. auf „offen“ schaltet. Somit kann die Kapazität bzw. das Volumen des Hochdruckgasbehälters 60 genutzt werden, um Blow-Off des Brennstoffs aus dem kryogenen Druckbehälter 20 aufzunehmen.If by removing fuel from the high pressure gas container 60 a limit differential pressure between the pressure of the fuel in the cryogenic pressure vessel 20 and the pressure of the fuel in the high pressure gas container 60 is reached, (cryogenic) fuel flows out of the cryogenic pressure vessel 20 via the second pressure relief valve 28 in the high-pressure gas container 60 , The limit differential pressure may be, for example, 0 bar, preferably 100 bar, particularly preferably 300 bar. This function can be purely mechanical and therefore also works when the vehicle is parked or parked. For this purpose, in particular the first three-way valve 23 be formed such that this in the de-energized state, the connection to the heat exchanger 70 releases or switches to "open". Thus, the capacity or the volume of the high pressure gas container 60 used to blow-off the fuel from the cryogenic pressure vessel 20 take.

Wenn die Dichte des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter 60 einen Grenzdichtewert unterschreitet (z.B. wenn der Hochdruckgasbehälter 60 leer oder fast leer ist) und der Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter gleich oder höher als ein Grenzdruckwert ist, wird Brennstoff durch die zweite Verbindungsleitung 34 strömen gelassen (das zweite Dreiwegeventil 24 öffnet die zweite Verbindungsleitung 34 und schließt die erste Verbindungsleitung 32). Zum Überströmen weist der Brennstoff in dem kryogenen Druckbehälter 20 einen höheren Druck auf als der Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter 60. Der Brennstoff kann über die dritte Verbindungsleitung 35 direkt dem Brennstoffverbraucher 80 zugeführt werden oder dem Hochdruckgasbehälter 60 zugeführt werden. Der Brennstoff kann hierbei vorkonditioniert bzw. erwärmt werden.When the density of the fuel in the high pressure gas container 60 falls below a limit density value (for example, when the high-pressure gas tank 60 is empty or nearly empty) and the pressure of the fuel in the high-pressure gas tank is equal to or higher than a threshold pressure value, fuel becomes through the second connection line 34 allowed to flow (the second three-way valve 24 opens the second connection line 34 and closes the first connection line 32 ). For overflow, the fuel in the cryogenic pressure vessel 20 a higher pressure than the pressure of the fuel in the high pressure gas container 60 , The fuel can through the third connecting line 35 directly to the fuel consumer 80 be supplied or the high pressure gas container 60 be supplied. The fuel can be preconditioned or heated.

Wenn die Dichte des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter 60 einen Grenzdichtewert unterschreitet (z.B. wenn der Hochdruckgasbehälter 60 leer oder fast leer ist) und der Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter 60 unter einen Grenzdruckwert fällt, der für den (effizienten) Betrieb des Brennstoffverbrauchers 80 notwendig ist, kann entweder Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter 20 unverdichtet in den Hochdruckgasbehälter 60 strömen gelassen werden (sofern der Druck des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter 20 höher als der Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter 60 ist) oder es kann das zweite Dreiwegeventil 24 derart geschaltet werden, dass die zweite Verbindungsleitung 34 geschlossen und die erste Verbindungsleitung 32 geöffnet wird. Bei letzterer Möglichkeit wird der Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter 20 durch den Verdichter 90 in der ersten Verbindungsleitung 32 verdichtet (d.h. der Druck des Brennstoffs wird erhöht), bevor der Brennstoff dem Hochdruckgasbehälter 60 zugeführt wird. Somit kann, sofern in dem kryogenen Druckbehälter 20 ausreichend viel Brennstoff vorhanden ist, dem Hochdruckgasbehälter 60 bzw. durch den Hochdruckgasbehälter 60 dem Brennstoffverbrauch 80 Brennstoff mit einem ausreichenden Druck (insbesondere oberhalb des Grenzdruckwerts) zugeführt werden. Auch kann auf diese Weise Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter 20 in den Hochdruckgasbehälter 60 strömen, wenn der Druck des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter 20 niedriger ist als der Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter 60. Ein Erwärmen des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter 20 ist hierfür nicht notwendig.When the density of the fuel in the high pressure gas container 60 falls below a limit density value (for example, when the high-pressure gas tank 60 empty or nearly empty) and the pressure of the fuel in the high-pressure gas container 60 falls below a limit pressure value for the (efficient) operation of the fuel consumer 80 necessary, either fuel from the cryogenic pressure vessel 20 uncompressed in the high-pressure gas tank 60 be allowed to flow (provided that the pressure of the fuel in the cryogenic pressure vessel 20 higher than the pressure of the fuel in the high-pressure gas container 60 is) or it may be the second three-way valve 24 be switched such that the second connection line 34 closed and the first connection line 32 is opened. In the latter case, the fuel from the cryogenic pressure vessel 20 through the compressor 90 in the first connection line 32 compressed (ie, the pressure of the fuel is increased) before the fuel to the high-pressure gas tank 60 is supplied. Thus, if in the cryogenic pressure vessel 20 sufficient fuel is present, the high-pressure gas tank 60 or by the high pressure gas container 60 the fuel consumption 80 Fuel with a sufficient pressure (in particular above the limit pressure value) are supplied. Also can in this way fuel from the cryogenic pressure vessel 20 in the high-pressure gas container 60 flow when the pressure of the fuel in the cryogenic pressure vessel 20 is lower than the pressure of the fuel in the high-pressure gas container 60 , Heating the fuel in the cryogenic pressure vessel 20 is not necessary for this.

Alternativ zu der zweiten Verbindungsleitung 34 kann ein Druckreglerpfad vorhanden sein. Der Druckreglerpfad umfasst einen Druckregler, über den der Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter 60 mechanisch, d.h. ohne den Bedarf einer E/E-Reglung, über den kryogenen Druckbehälter 20 eingestellt wird. D.h. es erfolgt ein kontinuierliches Überströmen von Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter 20 in den Hochdruckgasbehälter 60, sobald der Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter 60 unter einen Grenzdruckwert fällt. Auf diese Weise kann der finale Druckhub, der sich durch Überströmen von Brennstoff über das zweite Druckentlastungsventil 28 einstellt, bzw. der Druckunterschied zwischen dem Brennstoff in dem kryogenen Druckbehälter 20 und dem Hochdruckgasbehälter 60 unterschritten werden und weiterhin Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter 20 entnommen werden. Erst wenn der Druckregler komplett geöffnet ist und der Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter 60 durch die Entnahme von Brennstoff weiter fällt, wird der Grenzdichtewert in dem Hochdruckgasbehälter 60 unterschritten und der Brennstoff über den Verdichter 90 in der ersten Verbindungsleitung 32 geführt.Alternative to the second connection line 34 There may be a pressure regulator path. The pressure regulator path includes a pressure regulator, via which the pressure of the fuel in the high-pressure gas container 60 mechanically, ie without the need for E / E control, via the cryogenic pressure vessel 20 is set. That is, there is a continuous overflow of fuel from the cryogenic pressure vessel 20 in the high-pressure gas container 60 as soon as the pressure of the fuel in the high pressure gas container 60 falls below a limit pressure value. In this way, the final pressure stroke resulting from overflow of fuel via the second pressure relief valve 28 adjusts, or the Pressure difference between the fuel in the cryogenic pressure vessel 20 and the high-pressure gas container 60 fall below and continue to fuel from the cryogenic pressure vessel 20 be removed. Only when the pressure regulator is completely open and the pressure of the fuel in the high-pressure gas container 60 further decreases by the removal of fuel, the limit density value in the high pressure gas container 60 fell below and the fuel through the compressor 90 in the first connection line 32 guided.

Erfolgt über einen längeren Zeitraum keine Entnahme aus dem kryogenen Druckbehälter 20 (z.B. durch längeres Parken des Fahrzeugs), steigt der Druck des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter 20 durch Wärmeeintrag aus der Umgebung an. Wird der Grenzdifferenzdruck zwischen dem kryogenen Druckbehälter 20 und dem Hochdruckgasbehälter 60 erreicht, strömt kryogener Brennstoff über das zweite Druckentlastungsventil 28 von dem kryogenen Druckbehälter 20 in den Hochdruckgasbehälter 60. Der Massenstrom des Brennstoffs kann durch eine Blende eingestellt werden. Der kryogene Brennstoff wird durch die Wärmekapazität des Wärmetauschers 70, der Verbindungsleitung und weitere Komponenten erwärmt (d.h. für das zweite Druckentlastungsventil 28 vorkonditioniert). Alternativ kann ein zusätzlicher (Luft-)Wärmetauscher 70 eingesetzt werden oder das zweite Druckentlastungsventil 28 ist bzw. wird für den kryogenen Betrieb ausgelegt. Besteht in dem Hochdruckgasbehälter 60 keine Aufnahmekapazität mehr bzw. wird ein Grenzdruckwert des Brennstoffs (z.B. 340 bar) im kryogenen Druckbehälter 20 überschritten, wird der Brennstoff über ein Sicherheitsventil (z.B. über ein blow-off-management-system, BMS) in die Umwelt abgegeben.If no removal from the cryogenic pressure vessel takes place over a longer period of time 20 (eg, by prolonged parking of the vehicle), the pressure of the fuel in the cryogenic pressure vessel increases 20 by heat input from the environment. Will the limiting differential pressure between the cryogenic pressure vessel 20 and the high-pressure gas container 60 reaches, kryogener fuel flows through the second pressure relief valve 28 from the cryogenic pressure vessel 20 in the high-pressure gas container 60 , The mass flow of the fuel can be adjusted by a shutter. The cryogenic fuel is due to the heat capacity of the heat exchanger 70 heating the connection line and other components (ie for the second pressure relief valve 28 preconditioned). Alternatively, an additional (air) heat exchanger 70 may be used or the second pressure relief valve 28 is or is designed for cryogenic operation. Consists in the high pressure gas container 60 no more capacity or is a limit pressure value of the fuel (eg 340 bar) in the cryogenic pressure vessel 20 exceeded, the fuel is discharged via a safety valve (eg via a blow-off management system, BMS) into the environment.

Der Wärmetauscher 70 kann auch entfallen, so dass dem Verdichter 90 kryogener Brennstoff zugeführt wird. Der Verdichter 90 kann in diesem Fall ein Kryo-Verdichter sein.The heat exchanger 70 can also be omitted, leaving the compressor 90 cryogenic fuel is supplied. The compressor 90 may in this case be a cryogenic compressor.

Zwischen dem Wärmetauscher 70 und dem Verdichter 90 ist bei der zweiten Ausführungsform ein viertes Druckentlastungsventil 30 angeordnet. Das vierte Druckentlastungsventil 30 lässt Brennstoff in die Umgebung und/oder zu einem Blow-Off-Management-System strömen, wenn der Druck des Brennstoffs an der Stelle zwischen dem Wärmetauscher 70 und dem Verdichter 90 zu groß ist.Between the heat exchanger 70 and the compressor 90 is a fourth pressure relief valve in the second embodiment 30 arranged. The fourth pressure relief valve 30 allows fuel to flow into the environment and / or to a blow-off management system when the pressure of the fuel at the location between the heat exchanger 70 and the compressor 90 is too big.

3 zeigt eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckbehältersystems. Die in 3 gezeigte dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform darin, dass das erste Druckentlastungsventil 26 und das zweite Druckentlastungsventil 28 nicht vorhanden sind und stattdessen ein 3/2-Wegeventil 39 in einer Verbindungsleitung angeordnet ist, die unter Umgehung des zweiten Dreiwegeventils 24 den Auslass des kryogenen Druckbehälters 20 mit der zweiten Verbindungsleitung 34 verbindet. Ein Auslass des 3/2-Wegeventils 39 ist mit der zweiten Verbindungsleitung 34 verbunden und ein Auslass des 3/2-Wegeventils ist mit der Umgebung verbunden. Wenn ein Differenzdruck zwischen dem Druck des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter 20 und der Umgebung einen vorgegebenen Grenzwert oder Maximalwert übersteigt, strömt Brennstoff durch das 3/2-Wegeventil aus dem kryogenen Druckbehälter 20 in den Hochdruckgasbehälter 60. Ein erster Grenzwert, bei dem der Strömungsweg zum Hochdruckgasbehälter 60 geöffnet wird, ist niedriger als ein zweiter Grenzwert, bei dem der Strömungsweg in die Umgebung freigegeben wird. D.h. bevor der Blow-Off aus dem kryogenen Druckbehälter 20 in die Umgebung geblasen wird, wird der Überströmpfad bzw. Strömungspfad in den Hochdruckgasbehälter 60 geöffnet. 3 shows a schematic view of a third embodiment of the pressure vessel system according to the invention. In the 3 The third embodiment shown differs from that in FIG 2 shown second embodiment in that the first pressure relief valve 26 and the second pressure relief valve 28 are absent and instead a 3/2-way valve 39 is arranged in a connecting line, bypassing the second three-way valve 24 the outlet of the cryogenic pressure vessel 20 with the second connection line 34 combines. An outlet of the 3/2-way valve 39 is connected to the second connection line 34 connected and an outlet of the 3/2-way valve is connected to the environment. When a differential pressure between the pressure of the fuel in the cryogenic pressure vessel 20 and the environment exceeds a predetermined limit or maximum, fuel flows through the 3/2-way valve from the cryogenic pressure vessel 20 in the high-pressure gas container 60 , A first limit, where the flow path to the high-pressure gas container 60 is opened, is lower than a second limit, in which the flow path is released into the environment. That is, before the blow-off from the cryogenic pressure vessel 20 is blown into the environment, the Überströmpfad or flow path into the high pressure gas container 60 open.

Steigt der Druck des Brennstoffs in dem kryogenen Druckbehälter 20 weiter und über den zweiten Grenzwert, weil in dem Hochdruckgasbehälter 60 bereits der gleiche Druck wie in dem kryogenen Druckbehälter 20 herrscht, öffnet das 3/2-Wegeventil zur Umgebung hin und bläst Brennstoff aus dem kryogenen 20 in die Umgebung ab. Anstelle eines 3/2-Wegeventils ist auch ein Ventil mit einer E/E-Funktion möglich. Bei der E/E-Funktion kann der Differenzdruck variabel und nach Situation eingestellt werden.The pressure of the fuel in the cryogenic pressure vessel increases 20 on and over the second threshold because in the high pressure gas tank 60 already the same pressure as in the cryogenic pressure vessel 20 prevails, the 3/2-way valve opens to the environment and blows fuel from the cryogenic 20 in the environment. Instead of a 3/2-way valve, a valve with an E / E function is also possible. With the E / E function, the differential pressure can be set variably and according to the situation.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Brennstoff in dem kryogenen Druckbehälter 20 möglichst lange eine hohe Dichte aufweist. Dadurch ist die Wärmekapazität im kryogenen Druckbehälter 20 hoch und der Temperaturanstieg durch einen konstanten Isolationswärmestrom minimiert.In particular, it is advantageous if the fuel in the cryogenic pressure vessel 20 as long as possible has a high density. As a result, the heat capacity in the cryogenic pressure vessel 20 high and the temperature rise is minimized by a constant insulation heat flux.

Das 3/2-Wegeventil ist insbesondere derart ausgebildet, dass es im stromlosen Zustand Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter 20 in den Hochdruckgasbehälter 60 strömen lässt, wenn der erste Grenzwert überschritten wird.The 3 / 2-way valve is in particular designed such that it in the de-energized state fuel from the cryogenic pressure vessel 20 in the high-pressure gas container 60 can flow when the first limit is exceeded.

Der erste Grenzwert, bei dessen Überschreiten Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter 20 durch das 3/2-Wegeventil in den Hochdruckgasbehälter 60 strömen gelassen wird, kann z.B. 320 bar sein. Der zweite Grenzwert, bei dessen Überschreiten Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter 20 in die Umgebung abgelassen bzw. abgeblasen wird, kann z.B. 350 bar sein.The first limit, when it exceeds fuel from the cryogenic pressure vessel 20 through the 3/2-way valve in the high-pressure gas tank 60 can be flowed, for example, 320 bar. The second limit, when it exceeds fuel from the cryogenic pressure vessel 20 can be discharged or blown into the environment, for example, 350 bar.

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 kryogener Druckbehälter, der/ein Hochdruckgasbehälter, der/ein Verdichter, etc.) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B. der mindestens eine kryogene Druckbehälter, der mindestens eine Hochdruckgasbehälter, der mindestens eine Verdichter, 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 singular form (eg, the / a cryogenic pressure vessel, the / a high pressure gas vessel, the / Compressor, etc.) should be at the same time also their plurality disclosed (eg, the at least one cryogenic pressure vessel, the at least one high-pressure gas tank, the at least one compressor, 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. 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
1515
Befüllöffnung/TankkupplungFilling / tanker coupling
1717
Verbindungsleitung von der Tankkupplung zu dem kryogenen DruckbehälterConnecting line from the tank coupling to the cryogenic pressure vessel
2020
kryogener Druckbehältercryogenic pressure vessel
2222
Einlassventil des kryogenen DruckbehältersInlet valve of the cryogenic pressure vessel
2323
erstes Dreiwegeventilfirst three-way valve
2424
zweites Dreiwegeventilsecond three-way valve
2525
drittes Dreiwegeventilthird three-way valve
2626
erstes Druckentlastungsventilfirst pressure relief valve
2828
zweites Druckentlastungsventilsecond pressure relief valve
2929
drittes Druckentlastungsventilthird pressure relief valve
3030
viertes Druckentlastungsventilfourth pressure relief valve
3232
erste Verbindungsleitungfirst connection line
3434
zweite Verbindungsleitungsecond connection line
3535
dritte Verbindungsleitungthird connection line
3636
vierte Verbindungsleitungfourth connection line
3939
3/2-Wegeventil3/2-way valve
5050
erstes Rückschlagventilfirst check valve
5151
zweites Rückschlagventilsecond check valve
6060
HochdruckgasbehälterHigh-pressure gas tank
6565
Verbindungsleitung von dem Hochdruckgasbehälter zu dem BrennstoffverbraucherConnecting line from the high pressure gas container to the fuel consumer
7070
Wärmetauscherheat exchangers
8080
Brennstoffverbraucherfuel consumers
9090
Verdichtercompressor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1546601 B1 [0008]EP 1546601 B1 [0008]

Claims (10)

Druckbehältersystem (10) für ein Fahrzeug, wobei das Druckbehältersystem (10) - mindestens einen kryogenen Druckbehälter zum Speichern von Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, und - mindestens einen Hochdruckgasbehälter (60) zum Speichern von Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, umfasst, wobei ein Einlass des kryogenen Druckbehälters (20) über eine Verbindungsleitung (17) mit einer Befüllöffnung (15) zum Befüllen des kryogenen Druckbehälters (20) fluidverbunden ist, wobei ein Auslass des Hochdruckgasbehälters (60) über eine Verbindungsleitung (65) mit einem Brennstoffverbraucher (80), insbesondere einer Brennstoffzelle, fluidverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten absperrbaren Verbindungsleitung (32) zwischen dem Auslass des kryogenen Druckbehälters (20) und einem Einlass des Hochdruckgasbehälters (60) ein Verdichter (90) zum Komprimieren des Brennstoffs aus dem kryogenen Druckbehälter (20) angeordnet ist.A pressure vessel system (10) for a vehicle, wherein the pressure vessel system (10) - at least one cryogenic pressure vessel for storing fuel, in particular hydrogen, and - at least one high pressure gas container (60) for storing fuel, in particular hydrogen, wherein an inlet of the cryogenic Pressure vessel (20) via a connecting line (17) with a filling opening (15) for filling the cryogenic pressure vessel (20) is fluidly connected, wherein an outlet of the high-pressure gas container (60) via a connecting line (65) with a fuel consumer (80), in particular one Fuel cell, fluid-connected, characterized in that in a first lockable connection line (32) between the outlet of the cryogenic pressure vessel (20) and an inlet of the high pressure gas container (60), a compressor (90) for compressing the fuel from the cryogenic pressure vessel (20) is arranged. Druckbehältersystem (10) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine zweite absperrbare Verbindungsleitung (34) zwischen dem Auslass des kryogenen Druckbehälters (20) und dem Einlass des Hochdruckgasbehälters (60), wobei in der zweiten absperrbaren Verbindungsleitung (34) kein Verdichter (90) angeordnet ist.Pressure vessel system (10) after Claim 1 , further comprising a second closable connection line (34) between the outlet of the cryogenic pressure vessel (20) and the inlet of the high pressure gas container (60), wherein in the second lockable connection line (34) no compressor (90) is arranged. Druckbehältersystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine absperrbare dritte Verbindungsleitung (35), wobei die dritte Verbindungsleitung (35) aus der zweiten Verbindungsleitung (34) abzweigt und die zweite Verbindungsleitung (34) unter Umgehung des Hochdruckgasbehälters (60) mit dem Brennstoffverbraucher (80) fluidverbindet.Pressure vessel system (10) after Claim 1 or 2 , further comprising a closable third connecting line (35), wherein the third connecting line (35) branches off from the second connecting line (34) and the second connecting line (34) fluidly bypasses the high pressure gas container (60) with the fuel consumer (80). Druckbehältersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Wärmetauscher zum Erwärmen des Brennstoffs, wobei der Wärmetauscher zwischen dem kryogenen Druckbehälter (20) und dem Verdichter (90) angeordnet ist.The pressure vessel system (10) of any preceding claim, further comprising a heat exchanger for heating the fuel, wherein the heat exchanger is disposed between the cryogenic pressure vessel (20) and the compressor (90). Druckbehältersystem (10) nach Anspruch 4, wobei der Wärmetauscher derart angeordnet ist, dass der Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter (20) durch den Wärmetauscher strömen muss, bevor der Brennstoff in die zweite Verbindungsleitung (34) gelangen kann.Pressure vessel system (10) after Claim 4 wherein the heat exchanger is arranged such that the fuel from the cryogenic pressure vessel (20) must flow through the heat exchanger before the fuel can enter the second connection line (34). Druckbehältersystem (10) nach Anspruch 4 oder 5, ferner umfassend eine vierte absperrbare Verbindungsleitung (36), wobei die vierte Verbindungsleitung (36) den Auslass des kryogenen Druckbehälter (20) mit dem Einlass des Hochdruckgasbehälters (60) unter Umgehung des Wärmetauschers, insbesondere unter Umgehung des Wärmetauschers und unter Umgehung des Verdichters (90), fluidverbindet.Pressure vessel system (10) after Claim 4 or 5 further comprising a fourth closable connecting line (36), wherein the fourth connecting line (36) the outlet of the cryogenic pressure vessel (20) with the inlet of the high pressure gas container (60) bypassing the heat exchanger, in particular bypassing the heat exchanger and bypassing the compressor ( 90), fluidly connected. Druckbehältersystem (10) nach Anspruch 4, wobei der Wärmetauscher derart angeordnet ist, dass der Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter (20) nicht durch den Wärmetauscher strömen muss, bevor der Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter (20) in die zweite Verbindungsleitung (34) strömen kann.Pressure vessel system (10) after Claim 4 wherein the heat exchanger is arranged such that the fuel from the cryogenic pressure vessel (20) does not have to flow through the heat exchanger before the fuel can flow from the cryogenic pressure vessel (20) into the second connection line (34). Verfahren zum Zuführen von Brennstoff aus einem in einem Fahrzeug angeordneten Druckbehältersystem (10) zu einem Brennstoffverbraucher (80), insbesondere einer Brennstoffzelle, wobei das Druckbehältersystem (10) - mindestens einen kryogenen Druckbehälter (20) zum Speichern von Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, und - mindestens einen Hochdruckgasbehälter (60) zum Speichern von Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - wenn eine Dichte des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter (60) niedriger als ein Grenzdichtewert ist und ein Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter (60) niedriger als ein Grenzdruckwert ist: Verdichten des Brennstoffs aus dem kryogenen Druckbehälter (20) mittels eines Verdichters (90) und Strömen lassen des verdichteten Brennstoffs in den Hochdruckgasbehälter (60); - wenn eine Dichte des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter (60) niedriger als ein Grenzdichtewert ist und ein Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckgasbehälter (60) gleich oder höher als ein Grenzdruckwert ist: Strömen lassen von Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter (20) in den Hochdruckgasbehälter (60), ohne den Brennstoff mittels des Verdichters (90) zu verdichten; und - Zuführen von Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter (20) und/oder aus dem Hochdruckgasbehälter (60) zu dem Brennstoffverbraucher (80).Method for supplying fuel from a pressure vessel system (10) arranged in a vehicle to a fuel consumer (80), in particular a fuel cell, wherein the pressure vessel system (10) - At least one cryogenic pressure vessel (20) for storing fuel, in particular hydrogen, and at least one high-pressure gas container (60) for storing fuel, in particular hydrogen, comprises the method comprising the steps of: when a density of the fuel in the high-pressure gas container (60) is lower than a limit density value and a pressure of the fuel in the high-pressure gas container (60) is lower than a threshold pressure value: compressing the fuel from the cryogenic pressure container (20) by means of a compressor (90) and flowing the compressed fuel into the high pressure gas container (60); when a density of the fuel in the high pressure gas container (60) is lower than a limit density value and a pressure of the fuel in the high pressure gas container (60) is equal to or higher than a threshold pressure value: flowing fuel from the cryogenic pressure container (20) into the high pressure gas container (60) without condensing the fuel by means of the compressor (90); and - Supplying fuel from the cryogenic pressure vessel (20) and / or from the high pressure gas container (60) to the fuel consumer (80). Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter (20) vor dem Zuführen des Brennstoffs zu dem Verdichter (90) mittels eines Wärmetauschers erwärmt wird.Method according to Claim 8 wherein the fuel from the cryogenic pressure vessel (20) is heated prior to supplying the fuel to the compressor (90) by means of a heat exchanger. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Brennstoff aus dem kryogenen Druckbehälter (20) durch eine zweite und/oder vierte Verbindungsleitung (36) unter Umgehung des Wärmetauschers in den Hochdruckgasbehälter (60) strömen gelassen wird.Method according to Claim 8 or 9 wherein the fuel from the cryogenic pressure vessel (20) through a second and / or fourth connecting line (36), bypassing the heat exchanger in the high pressure gas container (60) is allowed to flow.
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