DE102019134438A1 - Betriebsmittelbehältersystem zum Anordnen in einem Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug - Google Patents

Betriebsmittelbehältersystem zum Anordnen in einem Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß einen Betriebsmittelbehältersystem (10) zum Anordnen in einem Kraftfahrzeug (66), wobei das Betriebsmittelbehältersystem (10) folgendes umfasst: einen Betriebsmittelbehälter (60) zum Speichern eines Betriebsmittels für das Kraftfahrzeug (66), ein Überdruckventil (53) zum Ablassen von Fluid aus dem Betriebsmittelbehälter (60) beim Überschreiten eines vorgebebenen Überdrucks in dem Betriebsmittelbehälter (60), und ein Unterdruckventil (54) zum Einlassen von Fluid in den Betriebsmittelbehälter (60) beim Unterschreiten eines vorgegebenen Unterdrucks in dem Betriebsmittelbehälter (60), wobei der Abstand zwischen Null und dem vorgegebenen Unterdruck größer als der Abstand zwischen Null und dem vorgegebenen Überdruck ist.

Description

  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Betriebsmittelbehältersystem zum Anordnen in einem Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug.
  • Für die Zulassung eines Kraftfahrzeugs müssen spezifische Testzyklen durchfahren werden, um die Einhaltung der Kohlenwasserstoff(=HC)-Emissionsgrenzwerte nachzuweisen. Unter anderem gibt es Diurnal Tests, die die natürliche Tag-Nacht Temperaturschwankungen über 2 bis 3 Tage simulieren. Aufgrund des Sättigungsdampfdrucks von Ottokraftstoff verursacht die Kraftstofftemperaturschwankung das Ausgasen und wieder Kondensieren von HC Dämpfen (sogenannte „Tankatmung“). Bei offenen Tanksystemen würde das entstehende Gas ohne Maßnahme zur Atmosphäre austreten. Bei konventionellen (reinen Ottomotoren) Fahrzeugen werden die entstehende HCs in einem Aktivkohlefilter (AKF) gespeichert. Um den AKF zu regenerieren, muss er regelmäßig mit Hilfe des laufenden Verbrennungsmotors gespült werden. Bei Plug-in-Hybrid-Fahrzeugen (Plug-in-hybrid-vehicles; PHEV) läuft der Verbrennungsmotor jedoch nicht so regelmäßig. Daher kann der AKF nicht regelmäßig regeneriert werden und daher dürfen die in der Parkphase entstehende HCs nicht im AKF gelagert werden. Es muss deswegen ein gesperrter Tank verwendet werden.
  • Der Betriebsdruck (relativer Betriebsdruck) des Tankbehälters ist begrenzt durch den maximalen Überdruck Pmax und minimalem Unterdruck Pmin in dem Tankbehälter. Pmax und Pmin variieren je nach Drucktanktechnologie, Wärmeisolierung, OEM, Ländervariante, etc. Pmax liegt üblicherweise zwischen +200 mbar und +500 mbar. Pmin liegt üblicherweise zwischen -200 mbar und -50 mbar.
  • Den Überdruckbereich ist aus folgenden Gründen problematisch. In den gesetzlichen Normen ist vorgeschrieben, dass der Kunde, den Tankdeckel nicht öffnen können darf, wenn der Überdruck im Tankbehälter gegenüber der Umgebung oberhalb eines vorgegebenen Werts liegt. Es müssen deswegen Strategien entwickelt werden, damit der Kunde gar nicht an dem Tankbehälterdeckel rankommt, bevor Tankdruck abgebaut werden kann (z.B. durch Sperrung der Tankklappe bei vorhandenem Überdruck). Es folgt, dass es einen Betankungswunschtaster geben muss (um den Druckabbauvorgang zu starten), und dass der Kunde ggf. warten muss, bis der Überdruck in dem Tankbehälter abgebaut wurde. Zudem kann es zu Kraftstoffgeruch führen, wenn der Druckabbau zu starken HC-Emissionen führt.
  • Einen Tankbehälter zu bauen, der solche Kräfte aushält, die bei einem Überdruck von 500 mbar gegenüber der Umgebung auftreten, ist aufwendig und teuer. Es wird daher meistens Stahl für den Tankbehälter verwendet. Aufgrund Kosten- und Gewichts-Reduktion wird immer wieder versucht, mit Kunststoff die gleiche Funktion zu erfüllen. Ein Problem mit Kunststoff ist, dass sich seine mechanischen Eigenschaften mit der steigenden Temperatur (z.B. bei 90 °C Oberflächentemperatur) stark verschlechtern. Jedoch treten hohe Drücke (also hohe Kräfte) bei bisher bekannten Tankbehältern immer bei hohen Temperaturen auf. Die Kunststofftankbehälter müssen deswegen besonders stabil ausgelegt und gegen Wärme geschützt werden. Da es ein Druckentlastungsevent gibt, muss der Aktivkohlefilter (AKF) groß genug ausgelegt werden, damit dabei keine HCs in der Atmosphäre gelangen. Der AKF muss dann auch entsprechend über in den Motor gesaugter Luft gespült werden.
  • Damit die aufgrund des Überdrucks in dem Tankbehälter herrschenden Kräfte von dem Tankbehälter ausgehalten werden können, werden Verstärkungssäulen in den Tankbehälter eingebaut. 6 zeigt einen Tankbehälter bzw. Betriebsmittelbehälter 60' gemäß dem Stand der Technik, wobei einteilig ausgebildete Verstärkungssäulen 210', 211', die jeweils zwei gegenüberliegende Wänden des Tankbehälters verbinden, eingebaut sind. Bei einem Crash wird der Tankbehälter damit so steif, dass er im Wesentlichen keine Verformbarkeit mehr aufweist, was bei starken Verformungen durch einen Unfall unter ungünstigen Umständen zu Undichtigkeit des Tankbehälters führen kann.
  • Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, einen Betriebsmittelbehältersystem aufzuzeigen, bei dem bei hohen Temperaturen besonders geringe Kräfte auf den Betriebsmittelbehälter wirken. 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 und des Patentanspruchs 11 der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
  • Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Betriebsmittelbehältersystem zum Anordnen in einem Kraftfahrzeug gelöst, wobei das Betriebsmittelbehältersystem folgendes umfasst: einen Betriebsmittelbehälter zum Speichern eines Betriebsmittels für das Kraftfahrzeug, insbesondere eines Brennstoffs zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, ein Überdruckventil zum Ablassen von Fluid aus dem Betriebsmittelbehälter beim Überschreiten eines vorgebebenen Überdrucks in dem Betriebsmittelbehälter, und ein Unterdruckventil zum Einlassen von Fluid in den Betriebsmittelbehälter beim Unterschreiten eines vorgegebenen Unterdrucks in dem Betriebsmittelbehälter, wobei der Abstand zwischen Null und dem vorgegebenen Unterdruck größer als der Abstand zwischen Null und dem vorgegebenen Überdruck ist.
  • Ein Vorteil hiervon ist, dass bei hohen Temperaturen des Betriebsmittels geringe Kräfte auf den Betriebsmittelbehälter bzw. geringere Kräfte auf den Betriebsmittelbehälter als bei tiefen Temperaturen des Betriebsmittels wirken. Bei hohen Temperaturen des Betriebsmittels bzw. des Betriebsmittelbehälters ist der Druck in dem Betriebsmittelbehälter geringer als bei niedrigen Temperaturen des Betriebsmittels bzw. des Betriebsmittelbehälters. Der Druck in dem Betriebsmittelbehälter kann somit die meiste Zeit niedriger als der Druck der Umgebung sein. Zudem treten die größten Kräfte auf den Betriebsmittelbehälter bei tiefen Temperaturen auf. Vorteilhaft hieran ist, dass Kunststoff bei tiefen Temperaturen mechanisch bzw. chemisch stabiler ist als bei hohen Temperaturen. Insbesondere wird somit eine Delamination zwischen Kunststoffschichten (Polyethylen, EthylenVinylalkohol-Copolymer) aufgrund von Zugkräften vermindert bzw. verhindert. Daher kann der Betriebsmittelbehälter Kunststoff umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen, eine hohe Lebensdauer aufweisen und ein geringes Gewicht aufweisen. Darüber hinaus wird ein Aktivkohlefilter zum Aufnehmen von Dämpfen aus dem Betriebsmittelbehälter nur im Anschluss an einen Tankvorgang bzw. einem Befüllen des Betriebsmittelbehälters benötigt. Beim ersten Temperaturmaximum wird unter Umständen Fluid aus dem Betriebsmittelbehälter in den Aktivkohlefilter abgegeben, da der vorgegebene Überdruck bzw. Überdruckwert überschritten wird. Beim erneuten Erreichen des Temperaturmaximums wird jedoch kein Fluid mehr aus dem Betriebsmittelbehälter in den Aktivkohlefilter abgegeben, da der vorgegebene Überdruckwert nicht mehr überschritten wird. Daher kann das Volumen des Aktivkohlefilters sehr gering sein. Ein anderer wesentlicher Vorteil ist, dass Kräfte (wegen des Drucks des Betriebsmittels) meistens dann auftreten, wenn der Betriebsmittelbehälter kalt ist (d.h. in dem Betriebsmittelbehälter Unterdruck gegenüber der Umgebung herrscht); mit einer Erwärmung des Betriebsmittelbehälter (z.B. aufgrund heißer Luft vom Motorraum) steigt der Dampfdruck des Betriebsmittels und somit der Absolutdruck im Betriebsmittelbehälter, also sinkt der Unterdruck, und damit sinken die Kräfte, die auf den Betriebsmittelbehälter wirken. Zudem tritt bei der Betankung bzw. am Anfang der Betankung im Wesentlichen kein Brennstoffgeruch auf, da -wenn überhaupt, z.B. wenn der Betriebsmittelbehälter sehr warm ist (nach langem Leerlauf in der Sonne)-nur ein sehr geringer Überdruck in dem Betriebsmittelbehälter vorhanden ist. Die heutige „worst-Case“-Situation, bei der hohe Temperatur, bei der Kunststoff schlechte mechanische Eigenschaften aufweist, und hoher Druck, bei dem die Kräfte auf den Betriebsmittelbehälter besonders groß bzw. maximal sind, gleichzeitig vorhanden sind, findet nicht mehr statt. Damit sind üblicherweise keine oder nur sehr wenige Wärmeschutzmaßnahmen des Betriebsmittelbehälters notwendig. Ein weiterer Vorteil ist, dass keine Gefahr des mechanischen Versagens des Betriebsmittelbehälters während der Fahrt des Kraftfahrzeugs vorhanden ist. Ein weiterer Vorteil ist die mögliche Reduzierung der Sicherheitsabstände zwischen der Außenhülle des Betriebsmittelbehälters und der Karosserie, da der Betriebsmittelbehälter sich nie nach Außen deformiert, und somit kein Risiko vorhanden ist, dass der Betriebsmittelbehälter an der Gelenkwelle reibt und/oder gegen die Karosserie stößt (wodurch Akustikprobleme entstehen können). In dem unwahrscheinlichen Fall, dass der Betriebsmittelbehälter sehr warm ist, aber gleichzeitig ein großer Unterdruck in dem Betriebsmittelbehälter vorhanden ist, also große Kräfte vorhanden sind, ist es möglich, diese zu reduzieren, indem ein Ventil elektrisch gesteuert wird, und der Druck in dem Betriebsmittelbehälter hierdurch erhöht wird. Dies ist in einem Unterdruckfall typischerweise gesetzlich zulässig, da kein Betriebsmittel aus dem Betriebsmittelbehälter bzw. in einen Aktivkohlefilter gelangt. Den Vorgang bleibt damit gesetzeskonform gemäß der Definition eines „non-integrated system“.
  • Insbesondere wird die Aufgabe auch durch ein Kraftfahrzeug mit einem oben beschriebenen Betriebsmittelbehältersystem gelöst.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Betriebsmittelbehältersystems ist der Abstand zwischen Null und dem vorgegebenen Unterdruck mindestens zehnmal so groß wie der Abstand zwischen Null und dem vorgegebenen Überdruck. Ein Vorteil hiervon ist, dass die bei Wärme auftretenden Kräfte, die auf den Betriebsmittelbehälter wirken, noch geringer sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Betriebsmittelbehältersystems ist der Abstand zwischen Null und dem vorgegebenen Unterdruck mindestens hundertmal so groß wie der Abstand zwischen Null und dem vorgegebenen Überdruck. Vorteilhaft hieran ist, dass bei Erwärmung des Betriebsmittelbehälter bzw. des Betriebsmittel, äußerste geringe Kräfte auf den Betriebsmittelbehälter wirken. Daher kann der Betriebsmittelbehälter ein besonders geringes Gewicht aufweisen.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Betriebsmittelbehältersystems liegt der vorgegebene Überdruck im Bereich von ca. 20 mbar bis ca. 25 mbar. Hierdurch kann der Betriebsmittelbehälterdeckel zum Befüllen des Betriebsmittelbehälters zu jedem Zeitpunkt im Wesentlichen ohne Wartezeit bzw. Betankungswunschtaster (zum Auslösen eines Druckausgleichs zwischen dem Betriebsmittelbehälter und der Umwelt) geöffnet werden. Der maximal mögliche Überdruck in dem Betriebsmittelbehälter ist derart gering, dass ein Öffnen des Betriebsmittelbehälterdeckels bei diesem Überdruck unproblematisch und ungefährlich ist. Zudem werden hierdurch gesetzliche Bestimmungen erfüllt.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Betriebsmittelbehältersystems beträgt der vorgegebene Überdruck ca. 1 mbar oder weniger. Vorteilhaft hieran ist, dass die auf den Betriebsmittelbehälter bei hohen Temperaturen äußerst gering sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Betriebsmittelbehältersystems liegt der vorgegebene Unterdruck im Bereich von ca. 350 mbar Unterdruck bis ca. 150 mbar Unterdruck. Vorteilhaft hieran ist, dass der Betriebsmittelbehälter auch bei tiefen Temperaturen nur geringen Kräften standhalten muss. Der Wert kann je nach Wärmeisolierung des Betriebsmittelbehälters und abhängig vom Land, für das der Betriebsmittelbehälter hergestellt wird, eingestellt werden. Zudem wird verhindert, dass bei tiefen Temperaturen zunächst Fluid von Außen in den Betriebsmittelbehälter durch das Unterdruckventil strömt und anschließend bei hohen Temperaturen Fluid aus den Betriebsmittelbehälter in die Umgebung abgegeben wird (sogenanntes Atmen). Ein ständiges Atmen des Betriebsmittelbehälters durch Tag-/Nach-Temperaturänderungen wird somit sicher verhindert.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Betriebsmittelbehältersystems weist der Betriebsmittelbehälter mindestens eine Verstärkungssäule zur mechanischen Verstärkung des Betriebsmittelbehälters auf, wobei die Verstärkungssäule zwischen zwei gegenüberliegenden Wänden verläuft, wobei die mindestens eine Verstärkungssäule zwei voneinander trennbare Teile derart aufweist, dass die beiden Teile der Verstärkungssäule voneinander getrennt werden, wenn sich die zwei gegenüberliegenden Wände voneinander entfernen. Ein Vorteil hiervon ist, dass der Betriebsmittelbehälter technisch einfach und mechanisch stabil ausgebildet ist und ein geringes Gewicht aufweist. Wenn Unterdruck in dem Betriebsmittelbehälter gegenüber der Umgebung vorhanden ist, weist der technisch einfach aufgebaute Betriebsmittelbehälter eine hohe mechanische Stabilität auf. Gleichzeitig kann sich der Betriebsmittelbehälter aufgrund der Form der zweigeteilten Verstärkungssäule(n) bei einer Kollision bzw. einem Crash verformen, ohne dass der Betriebsmittelbehälter undicht wird. Folglich ist der Betriebsmittelbehälter trotz Verstärkungssäulen nicht derart starr ausgebildet, dass bei einem Unfall Betriebsmittel aus dem Betriebsmittelbehälter austritt. Dies erhöht die Betriebssicherheit. Darüber hinaus reduziert eine Intrusion im Betriebsmittelbehälter bei einer Kollision bzw. einem Crash das Volumen des Betriebsmittelbehälters. Somit wird der Unterdruck, also die Kräfte auf den Betriebsmittelbehälter, auch reduziert. Dies reduziert die Gefahr eines mechanischen Versagens des Betriebsmittelbehälters.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Betriebsmittelbehältersystems umfasst der Betriebsmittelbehälter ferner einen Betriebsmittelbehälterdeckel zum Abdecken einer Tanköffnung des Betriebsmittelbehälters, wobei der Betriebsmittelbehälterdeckel zum Einlassen von Luft in den Betriebsmittelbehälter durch den Betriebsmittelbehälterdeckel bei einem Unterdruck in dem Betriebsmittelbehälter gegenüber der Umgebung beim Öffnen des Betriebsmittelbehälterdeckels ausgebildet ist. Ein Vorteil hiervon ist, dass kein zusätzliches Ventil oder ähnliches für den Druckausgleich benötigt wird. Der Druckausgleich kann hierdurch von dem Benutzer während des Öffnens des Betriebsmittelbehälterdeckels herbeigeführt werden. Ein Tankwunschtaster zum Ausgleichen eines Drucks zwischen dem Betriebsmittelbehälter und der Umgebung wird nicht benötigt. Zudem ist die Wartezeit, die der Anwender zwischen dem Moment des Beginns des Öffnens des Betriebsmittelbehälterdeckels und dem Ende des Öffnens des Betriebsmittelbehälterdeckels sehr gering, z.B. weniger als 1 Sekunde.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Betriebsmittelbehältersystems umfasst das Betriebsmittelbehältersystem ferner einen Aktivkohlefilter zum Entfernen von Kohlenwasserstoffen, wobei der Aktivkohlefilter mit dem Betriebsmittelbehälter eine Fluidverbindung und keine Fluidverbindung mit einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs aufweist. Vorteilhaft hieran ist, dass das Betriebsmittelbehältersystem technisch besonders einfach ausgebildet sein kann und ein geringes Gewicht aufweisen kann. Zudem wird der Softwareentwicklungsaufwand verringert, wodurch das Risiko an Softwarefehlern reduziert wird. Da nur eine kleine Menge an Dämpfen aus dem Betriebsmittelbehälter in den Aktivkohlefilter gelangen, muss der Aktivkohlefilter nicht regelmäßig mittels des Verbrennungsmotors gespült werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Betriebsmittelbehältersystems umfasst das Betriebsmittelbehältersystem ferner einen Aktivkohlefilter zum Entfernen von Kohlenwasserstoffen, ein Elektroventil und ein Steuergerät, wobei das Elektroventil in einer Leitung zwischen dem Betriebsmittelbehälter und dem Aktivkohlefilter angeordnet ist, wobei das Steuergerät zum Öffnen des Elektroventils derart ausgebildet ist, dass das Steuergerät das Elektroventil zum Spülen des Aktivkohlefilters öffnet, wenn, während eine Tankklappe, die einen Betriebsmittelbehälterdeckel zum Abdecken einer Öffnung zum Einbringen von Betriebsmittel in den Betriebsmittelbehälter abdeckt, geöffnet wird, ein Unterdruck in dem Betriebsmittelbehälter vorhanden ist. Vorteilhaft hieran ist, dass der Aktivkohlefilter bei bzw. vor einem Tankvorgang bzw. einer Befüllung des Betriebsmittelbehälters gespült werden kann, sofern ein Unterdruck in dem Betriebsmittelbehälter vorhanden ist. Hierdurch kann der Aktivkohlefilter regeneriert werden. Luft wird aus der Umgebung durch den Aktivkohlefilter und das Elektroventil in den Betriebsmittelbehälter gesaugt. Hierdurch gelangen Kohlenwasserstoffe aus dem Aktivkohlefilter in den Betriebsmittelbehälter. Hier können sie von der Tankstelle abgesaugt werden. Somit kann der Aktivkohlefilter ein besonders geringes Volumen aufweisen. Zudem wird keine direkte bzw. unmittelbare Verbindung zwischen dem Aktivkohlefilter und dem Verbrennungsmotor benötigt.
  • Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie ein Betriebsmittelbehältersystem zum Anordnen in einem Kraftfahrzeug bzw. ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Betriebsmittelbehältersystem, wobei der Betriebsmittelbehälter derart ausgelegt ist, dass der Druck in dem Betriebsmittelbehälter über einen Bereich schwankt, der größtenteils im Unterdruckbereich liegt. Der Höchstdruck Pmax des Betriebsmittelbehälters kann beispielsweise zwischen ca. +1 mbar und ca. +25 mbar Überdruck gegenüber der Umgebung liegen. Der Minimaldruck Pmin kann je nach Wärmeisolierung des Betriebsmittelbehälters und Ländervariante zwischen ca. -150 mbar und ca. -350 mbar Unterdruck gegenüber der Umgebung liegen.
  • Der Höchstdruck kann insbesondere der höchste bzw. maximale Druck sein, der in dem Betriebsmittelbehälter geplant auftritt. Der Höchstdruck Pmax tritt üblicherweise bei hohen Außentemperaturen und keiner Entnahme von Betriebsmittel bzw. sehr geringer Entnahme von Betriebsmittel (z.B. bei Leerlauf) aus dem Betriebsmittelbehälter auf. Der Minimaldruck Pmin ist der minimale bzw. niedrigste Druck in dem Betriebsmittelbehälter, der geplant auftritt.
  • Ein bevorzugtes Betriebsmittel ist Kraftstoff. Gleichsam ist vorstellbar, dass die hier offenbarte Technologie zur Speicherung anderer Flüssigkeiten (z.B. Wasser oder einer wässrigen Lösung) in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Auch wenn hier die Rede ist von einem Betriebsmittelbehälter, Betriebsmittelpumpe und dergleichen, so sollen gleichsam die Begriffe Kraftstoffbehälter bzw. Kraftstoffpumpe mit offenbart sein.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft einen Betriebsmittelbehälter, der das Speichervolumen zur Speicherung des Betriebsmittels ausbildet. Der Betriebsmittelbehälter bildet also die im Wesentlichen fluiddichte Außenhülle vom Speichervolumen aus und grenzt das Speichervolumen gegenüber dem Einbauraum ab. Im Falle von Kunststoffbehältern spricht man beispielsweise von der Blase. Im Falle von Stahlbehältern kann der Betriebsmittelbehälter beispielsweise aus zwei Metallschalen ausgebildet sein. Vorteilhaft kann der Betriebsmittelbehälter eine Sattelform aufweisen, mit einer Hauptkammer und einer Nebenkammer, die über einen Verbindungsbereich miteinander verbunden sind.
  • Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Betriebsmittelbehältersystems gemäß der hier offenbarten Technologie;
    • 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Betriebsmittelbehältersystems gemäß der hier offenbarten Technologie;
    • 3 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform des Betriebsmittelbehältersystems gemäß der hier offenbarten Technologie;
    • 4 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Betriebsmittelbehälters gemäß der hier offenbarten Technologie im Normalzustand;
    • 5 eine schematische Ansicht des Betriebsmittelbehälters aus 4 nach einer Kollision; und
    • 6 eine schematische Ansicht eines Betriebsmittelbehälters gemäß dem Stand der Technik.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Betriebsmittelbehältersystems 10 gemäß der hier offenbarten Technologie. Das Betriebsmittelbehältersystem 10 umfasst einen Betriebsmittelbehälter 60 zum Speichern eines Betriebsmittels für das Kraftfahrzeug 66 und eine Steuerungseinrichtung 140 zum Steuern eines Elektroventils 50. Das Betriebsmittelbehältersystem 10 bzw. der Betriebsmittelbehälter 60 wird/ist in einem Kraftfahrzeug 66 angeordnet.
  • Das Betriebsmittel kann Brennstoff sein. Der Brennstoff kann insbesondere Benzin oder Diesel sein. Andere Brennstoffe sind vorstellbar. Auch ist Wasser oder ein SCR (wie z.B. AdBlue®) als Betriebsmittel vorstellbar.
  • Das Kraftfahrzeug 66 kann ein PKW, ein LKW, ein Motorrad, ein Bus, ein Boot oder ein Flugzeug sein. Das Kraftfahrzeug 66 kann insbesondere ein Plug-In-Hybrid-Fahrzeug (plug-in hybrid electric vehicle; PHEV) sein, d.h. ein Fahrzeug, bei dem die Batterie mittels des Stromnetzes und mittels eines Verbrennungsmotors 15 geladen werden kann.
  • Der Betriebsmittelbehälter 60 ist ein sogenannter gesperrter Betriebsmittelbehälter. Dies bedeutet, dass der Betriebsmittelbehälter 60 gasdicht abgeschlossen ist, so dass Gas bzw. Dämpfe nicht ohne weiteres aus dem Betriebsmittelbehälter 60 oder in den Betriebsmittelbehälter 60 gelangen können. Die einzigen Möglichkeiten des Ein- und Auslasses sind vorgesehene Ventile und das Durchdiffundieren durch die Außenwand des Betriebsmittelbehälters 60.
  • Der Verbrennungsmotor 15 ist über ein Tankentlüftungsventil (TEV) 20, das in einer Spülluftleitung 22 angeordnet ist, mit einem Aktivkohlefilter 30 fluidverbunden. Der Aktivkohlefilter 30 umfasst Aktivkohle, die Luft, die durch den Aktivkohlefilter 30 geführt wird, von Kohlenwasserstoffen befreit bzw. reinigt. Der Aktivkohlefilter 30 kann über das Tankentlüftungsventil 20 gespült werden.
  • Das Betriebsmittelbehältersystem 10 umfasst zudem ein Tankleckdiagnosemodul 150, das eine Undichtigkeit des Gasraums bis zum Tankentlüftungsventil (TEV) 20 und Elektroventil 50 (inklusive der Spülluftleitung 22 und der Entlüftungsleitung zwischen passives Ventil Under Pressure Bypass und Aktivkohlefilter 90, als auch des Aktivkohlefilters 30) feststellen kann. Es ist auch möglich, dass das Tankleckdiagnosemodul 150 eine Undichtigkeit des Gasraums über das komplette Betriebsmittelbehältersystem 10 (inklusive Betriebsmittelbehälter 60, Entlüftungsleitung zwischen Betriebsmittelbehälter und Einfüllrohr (EFR) Kopf 70, Entlüftungsleitung zwischen Einfüllrohr Kopf und passives Ventil Under Pressure Bypass 80, passives Ventil Under Pressure Bypass 52, Überdruckventil 53, Unterdruckventil 54, Tankdrucksensor 110) feststellen kann, wenn das Elektroventil Under Pressure Valve 50 geöffnet ist. Darüber hinaus umfasst das Betriebsmittelbehältersystem 10 einen Staubfilter 40. Der Staubfilter 40 hält Staub davon ab, in die Leitungen des Betriebsmittelbehältersystems 10, insbesondere in den Aktivkohlefilter 30, in das Elektroventil Under Pressure Valve 50 (inklusive passives Ventil Under Pressure Bypass 52, Überdruckventil 53, Unterdruckventil 54) und Tankentlüftungsventil (TEV) 20, zu gelangen, wenn Luft aus der Umgebung zum Ausgleich eines Unterdrucks in dem Betriebsmittelbehälter 60 angesaugt wird, oder wenn Luft durch das Tankentlüftungsventil (TEV) 20 vom Verbrennungsmotor 15 gesaugt wird. Das Tankleckdiagnosemodul 150 ist zwischen dem Aktivkohlefilter 30 und dem Staubfilter 40 angeordnet.
  • Ein Einfüllrohr ist zum Führen des Brennstoffs von einem Betriebsmittelbehälterdeckel 110 zum Betanken des Betriebsmittelbehälters 60 und dem Betriebsmittelbehälter 60 angeordnet. Vor dem Betriebsmittelbehälterdeckel 110 ist eine Tankklappe 120 angeordnet, die den Betriebsmittelbehälterdeckel 110 verdeckt. Ein Tankklappensensor 130 detektiert die Öffnung der Tankklappe 120.
  • Eine Entlüftungsleitung 70 führt von dem Betriebsmittelbehälter 60 zu dem Kopf des Einfüllrohrs 77. Teilweise in dem Betriebsmittelbehälter 60 ist ein Tankentlüftungssystem angeordnet, das mit der Entlüftungsleitung 70 zu dem Kopf des Einfüllrohrs 77 fluidverbunden ist. Eine Steuerungseinrichtung 140 ist mit einem Tankdrucksensor 100, der den Druck in dem Betriebsmittelbehälter 60 erfasst, verbunden.
  • Zwischen dem Betriebsmittelbehälter 60 und dem Aktivkohlefilter 30 sind in einer Entlüftungsleitung 80, 90 zwischen dem Kopf des Einfüllrohrs 77 und dem Aktivkohlefilter 30 parallel zueinander ein Elektroventil Under Pressure Valve (UPV) 50 und ein passives Ventil Under Pressure Bypass (UPB) 52 angeordnet. Das Elektroventil Under Pressure Valve (UPV) 50 und das passive Ventil Under Pressure Bypass (UPB) 52 sind über eine gemeinsame Leitung mit dem Aktivkohlefilter 30 fluidverbunden. Das Ventil Under Pressure Bypass umfasst ein Überdruckventil 53 und ein Unterdruckventil 54.
  • Das Überdruckventil 53 lässt Fluid bzw. Gas bzw. Aerosol aus dem Betriebsmittelbehälter 60 durch die Entlüftungsleitung 80, 90 strömen, wenn der Druck in dem Betriebsmittebehälter 60 einen Überdruck bzw. einen Überdruckwert überschreitet. Das Unterdruckventil 54 lässt Fluid bzw. Gas bzw. Aerosol aus der Umgebung durch den Aktivkohlefilter 30 in den Betriebsmittelbehälter 60 strömen, wenn der Unterdruck in dem Betriebsmittelbehälter 60 unter einen Unterdruck bzw. einen zweiten Unterdruckwert fällt bzw. der Unterdruckwert unterschritten wird. Das Überdruckventil 53 ist ein passives Ventil. Das Unterdruckventil 54 ist ein passives Ventil.
  • Der Absolutwert des vorgegebenen Unterdrucks, bei dem das Unterdruckventil 54 öffnet, ist größer als der Absolutwert des vorgegebenen Überdrucks, bei dem das Überdruckventil 53 öffnet. Beispielsweise beträgt der vorgegebene Überdruck 1 mbar und der vorgegebene Unterdruck beträgt 100 mbar (= -100 mbar). Somit arbeitet der Betriebsmittelbehälter 60 größtenteils im Unterdruckbereich.
  • Dem Betriebsmittelbehälter 60 wird Brennstoff während des Betriebs des Kraftfahrzeugs 66 entnommen (gesteuert durch eine Steuerungseinrichtung 140 des Kraftfahrzeugs 66). Hierdurch kann ein Unterdruck in dem Betriebsmittebehälter 60 entstehen.
  • Der Höchstdruck Pmax in dem Betriebsmittelbehälter 60, d.h. der Druck, der aufgrund des Überdruckventils 53 maximal bzw. höchstens in dem Betriebsmittelbehälter 60 vorhanden ist, kann z.B. 1 mbar, 10 mbar oder 25 mbar betragen. Dies hängt von dem vorgegebenen Überdruckwert ab. Der Höchstdruck entsteht typischerweise bei hohen Außentemperaturen. Somit beträgt der (Über-)Druck in dem Betriebsmittelbehälter 60 zu keinem Zeitpunkt mehr als 1 mbar bzw. 10 mbar bzw. 25 mbar gegenüber der Umgebung; abhängig von dem Druck, bei dem das Überdruckventil 53 öffnet. Hierdurch kann der Betriebsmittelbehälterdeckel 110 jederzeit geöffnet werden, da niemals ein nach gesetzlichen Vorschriften nicht zulässiger Überdruck von mehr als 25 mbar in dem Betriebsmittelbehälter 60 vorhanden ist.
  • Wenn die Tankklappe 120 geöffnet wird (dies wird von der Steuerungseinrichtung 140 mittels eines Tankklappensensor 130 detektiert), wird, sofern ein Unterdruck in dem Betriebsmittelbehälter 60 vorhanden ist, das Elektroventil 50 von dem Steuergerät 140 geöffnet und Luft aus der Umgebung durch den Staubfilter 40 und den Aktivkohlefilter 30 in den Betriebsmittelbehälter 60 gelassen, bis ein Druckausgleich stattgefunden hat. Hierdurch wird der Aktivkohlefilter 30 gespült.
  • Es besteht somit keine Wartezeit beim Öffnen des Betriebsmittelbehälterdeckels 110, da der Benutzer zuerst die Tankklappe 120 öffnen muss, um zum Betriebsmittelbehälterdeckel 110 zu gelangen. Ein eventuell vorhandener Überdruck in dem Betriebsmittelbehälter 60 ist stets kleiner als 1 mbar bzw. 10 mbar bzw. 25 mbar und somit unbeachtlich.
  • Möglich ist auch, dass auch dieser geringe Überdruck über das Elektroventil 50 abgebaut wird, d.h. dass beim Öffnen der Tankklappte 120 das Steuergerät 140 das Elektroventil 50 öffnet und Fluid aus dem Betriebsmittelbehälter 60 in den Aktivkohlefilter 30 strömen gelassen wird, bis ein vollständiger Druckausgleich zwischen Betriebsmittelbehälter 60 und Umgebung stattgefunden hat.
  • Die in 1 gezeigte Ausführungsform wird üblicherweise verwendet, wenn eine Betankung nach ORVR (onboard refueling vapor recovery) stattfindet, d.h. Kohlenwasserstoffemissionen bei der Betankung werden nicht von der Tankstelle abgesaugt, sondern werden von dem Aktivkohlefilter 30 abgefangen. Die Luft, die während des Betankens aus dem Betriebsmittelbehälter 60 verdrängt wird, wird mittels eines Tankentlüftungssystems 200 durch den Aktivkohlefilter 30 bewegt, um die Kohlenwasserstoffe zu entfernen. Dies ist üblicherweise in den USA der Fall. Der Aktivkohlefilter 30 kann durch Einlassen von Luft aus der Umgebung durch den Staubfilter 40 in den Aktivkohlefilter 30 und Zuführen von Luft aus dem Aktivkohlefilter 30 in den Verbrennungsmotor 15 gespült bzw. von Kohlenwasserstoffen gereinigt werden.
  • Der Brennstoff wird in dem Betriebsmittelbehälter 60 derart gespeichert, dass der Druck im Betriebsmittelbehälter 60 stets (d.h. auch bei hohen Außentemperaturen) unterhalb von 25 mbar (Überdruck gegenüber der Umgebung) liegt. Der Höchstdruck Pmax ist somit 25 mbar. Bei einem Druck oberhalb von Pmax öffnet das Überdruckventil 53 des Ventil Under Pressure Bypass 52 und Fluid (Dampf) strömt aus dem Betriebsmittelbehälter 60 in den Aktivkohlefilter 30. Daher kann der Betriebsmittelbehälterdeckel 110 jederzeit ohne Wartezeit geöffnet werden. Der Höchstdruck entsteht bei längeren Parkzeiten bei hohen Außentemperaturen oder Leerlauflassen des Kraftfahrzeugs 66 bei hohen Außentemperaturen.
  • Der Höchstdruck bzw. Maximaldruck Pmax in dem Betriebsmittelbehälter 60 bzw. der vorgegebene Überdruckwert bzw. Überdruck kann im Bereich von ca. 1 mbar bis ca. 25 mbar, vorzugsweise ca. 25 mbar, insbesondere im Bereich von ca. 1 mbar bis ca. 10 mbar, vorzugsweise ca. 5 mbar, betragen bzw. liegen. Die Druckangaben geben stets den Druckunterschied zwischen dem Druck in dem Betriebsmittelbehälter 60 und dem Druck in der Umgebung an.
  • Der Minimaldruck Pmin in dem Betriebsmittelbehälter 60 bzw. der vorgegebene Unterdruck, d.h. der niedrigste Druckwert, der im Betriebsmittelbehälter 60 erreicht wird, kann im Bereich von ca. -150 mbar und ca. -350 mbar liegen. Dies bedeutet, dass der Druck in dem Betriebsmittelbehälter 60 zwischen 150 mbar und 350 mbar niedriger als der Umgebungsdruck sein kann. Beispielsweise kann der Minimaldruck Pmin ca. -200 mbar betragen, d.h. ein Unterdruck von 200 mbar gegenüber der Umgebung vorliegen. Der Minimaldruck Pmin kann für ein bestimmtes Kraftfahrzeug 66 festgelegt werden. Dies kann abhängig von der jeweiligen Wärmeisolierung des Betriebsmittelbehälters 60 und/oder dem jeweiligen Land, für das das Kraftfahrzeug 66 produziert wird, abhängen.
  • Der Minimaldruck kann beispielsweise durch Abkühlung des Betriebsmittels aufgrund des Tag-/Nacht-Wechsels und der dadurch entstehenden Temperaturschwankungen entstehen. Falls durch Tag-/Nach-Temperaturschwankungen ein Druck des Betriebsmittels in dem Betriebsmittelbehälter 60 oberhalb von Pmax entsteht, wird Fluid aus dem Betriebsmittebehälter 60 über den AKF 40 an die Umwelt abgegeben.
  • Falls in dem Betriebsmittelbehälter 60 ein Unterdruck gegenüber der Umgebung herrscht, wenn die Tankklappe 120 geöffnet wird, lässt die Steuerungseinrichtung 140 Luft aus der Umgebung in den Betriebsmittelbehälter 60 zum Druckausgleich einströmen. Dies kann innerhalb sehr kurzer Zeit (z.B. weniger als 1 s) durchgeführt werden, so dass nach dem Öffnen der Tankklappe 120 nicht gewartet werden muss, bis der Betriebsmittelbehälterdeckel 110 geöffnet werden kann.
  • Der Brennstoff ist somit in dem Betriebsmittelbehälter 60 derart gespeichert, dass der Druck in dem Betriebsmittelbehälter 60 zwischen einem Wert (Pmin), der im Bereich von ca. -150 mbar bis ca. -350 mbar liegt, und einem Wert (Pmax), der im Bereich von ca. 1 mbar bis ca. 25 mbar bzw. bei ca. 25 mbar liegt. Der Wert Pmin und/oder Pmax kann jeweils präzise festgelegt sein, z.B. Pmin auf -200 mbar und Pmax auf 1 mbar.
  • Aufgrund des vorgegebenen Überdruckwerts und des vorgegebenen Unterdruckwerts, muss der Betriebsmittelbehälter 60 keinen großen Kräften, die nach außen wirken, standhalten und kann entsprechend konstruiert sein, da meistens Unterdruck in dem Betriebsmittelbehälter 60 herrscht.
  • Die Steuerungseinrichtung 140 ist zum Steuern des Elektroventils 50, zum Detektieren des Öffnens der Tankklappe 120 und zum Messen des Drucks in dem Betriebsmittelbehälter 60 ausgebildet.
  • Bei der nachfolgenden Beschreibung des in den 2 und 3 dargestellten jeweiligen alternativen Ausführungsbeispiels werden für Merkmale, die im Vergleich zum in 1 dargestellten jeweiligen ersten Ausführungsbeispiel in ihrer Ausgestaltung und/oder Wirkweise identisch und/oder zumindest vergleichbar sind, gleiche Bezugszeichen verwendet. Sofern diese nicht nochmals detailliert erläutert werden, entspricht deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise der Ausgestaltung und/oder Wirkweise der vorstehend bereits beschriebenen Merkmale.
  • 2 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Betriebsmittelbehältersystems 10 gemäß der hier offenbarten Technologie.
  • Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass das Öffnen der Tankklappe 120 nicht registriert wird. Zudem gibt es kein Elektroventil Under Pressure Valve (UPV) 50 (es gibt nur noch ein passives Ventil Under Pressure Bypass (UPB) 52 mit einem Überdruckventil 53 und einem Unterdruckventil 54), keinen Tankdrucksensor, kein Tankleckdiagnosemodul, keine Steuerungseinrichtung 140 zum Steuern des Elektroventils 50, zum Detektieren des Öffnens der Tankklappe 120 und zum Messen des Drucks in dem Betriebsmittelbehälter 60 und keinen Staubfilter 40. Der Betriebsmittelbehälterdeckel 112 unterscheidet sich bei der zweiten Ausführungsform von der ersten Ausführungsform. Der Betriebsmittelbehälterdeckel 112 kann derart ausgebildet sein, dass der Betriebsmittelbehälterdeckel 112 beim Öffnen des Betriebsmittelbehälterdeckels 112 einen Überdruck von maximal 25 mbar in dem Betriebsmittelbehälter 60 ausgleicht, indem Luft aus dem Einfüllrohr durch den Betriebsmittelbehälterdeckel 112 während des Öffnens des Betriebsmittelbehälterdeckels 112 ausgelassen wird. Der Betriebsmittelbehälterdeckel 112 ist derart ausgebildet, dass der Betriebsmittelbehälterdeckel 112 beim Öffnen des Betriebsmittelbehälterdeckels 112 einen Unterdruck in dem Betriebsmittelbehälter 60 ausgleicht. Beim Vorhandensein eines Unterdrucks in dem Betriebsmittelbehälter 60 strömt beim Öffnen des Betriebsmittelbehälterdeckels 112 Luft durch den Betriebsmittelbehälterdeckel 112 in den Betriebsmittelbehälter 60. Der Betriebsmittelbehälterdeckel 112 kann einen Druckausgleichskanal aufweisen, so dass beim Betätigen des Betriebsmittelbehälterdeckels 112 Luft durch den Druckausgleichkanal des Betriebsmittelbehälterdeckels 112 zum Druckausgleich strömen kann. Diese Ausführungsform kann insbesondere bei Kraftfahrzeugen 66 in der Europäischen Union bzw. für die Europäische Union verwendet werden. Während des Befüllens des Betriebsmittelbehälters 60 mit Brennstoff, saugt die Tankstelle Gase bzw. Aerosole über die Entlüftungsleitung zwischen Betriebsmittelbehälter und Einfüllrohr (EFR) Kopf 70 aus dem Betriebsmittelbehälter 60 ab.
  • Das Ablassen von Fluid aus dem Betriebsmittelbehälter 60 in den Aktivkohlefilter 30 findet typischerweise nur nach einem Betankungsvorgang statt. Nach dem Erreichen der maximalen Temperatur des Betriebsmittels in dem Betriebsmittelbehälter am Tag, kühlt in der Nacht das Betriebsmittel ab. Wenn hierbei der vorgegebene Unterdruckwert unterschritten wird, wird Luft aus der Umgebung durch die Leitung und das Unterdruckventil 54 in den Betriebsmittelbehälter 60 gelassen. Am zweiten Tag nach der Betankung tritt jedoch üblicherweise kein Druck in dem Betriebsmittelbehälter auf, der größer als der vorgegebene Überdruckwert ist. Allenfalls bei massiven Änderungen der Höchsttemperatur des Betriebsmittels am Tag des Befüllens des Betriebsmittelbehälter und des darauffolgenden Tags, wird am zweiten Tag erneut Betriebsmittel durch das Überdruckventil 53 in den Aktivkohlefilter 30 abgegeben.
  • Somit wird während des Parkens des Kraftfahrzeugs 66 im Normalfall kein Fluid aus dem Betriebsmittelbehälter 60 in den Aktivkohlefilter 30 abgegeben. Somit wird der Aktivkohlefilter 30 nur nach einem Befüllvorgang des Betriebsmittelbehälters 60 benötigt. Ein dementsprechend geringes Volumen kann der Aktivkohlefilter 30 aufweisen.
  • 3 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform eines Betriebsmittelbehältersystems 10 gemäß der hier offenbarten Technologie.
  • Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass bei der dritten Ausführungsform kein Tankentlüftungsventil 20 und keine Spülluftleitung 22 zwischen dem Verbrennungsmotor 15 und dem Aktivkohlefilter 30 vorhanden sind. Der Verbrennungsmotor 15 ist mit dem Aktivkohlefilter 30 nicht fluidverbunden. Zudem ist kein Tankleckdiagnosemodul zwischen dem Aktivkohlefilter 30 und dem Staubfilter 40 vorhanden. Bei Ansaugen von Luft in den Betriebsmittelbehälter 60 über das Elektroventil 50 zum Ausgleich eines Unterdrucks in dem Betriebsmittelbehälter 60 gegenüber der Umgebung beim Öffnen der Tankklappe 120 bzw. des Betriebsmittelbehälterdeckels 110 oder bei einem zu großem Unterdruck, d.h. der zweite Unterdruckwert wird unterschritten, in dem Betriebsmittelbehälter 60 wird der Aktivkohlefilter 30 gespült. Hierfür öffnet das Elektroventil Under Pressure Valve (UPV) 50. Ein aktives Spülen des Aktivkohlefilters 30 außerhalb eines Tankvorgangs findet nicht statt.
  • 4 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Betriebsmittelbehälters 60 gemäß der hier offenbarten Technologie im Normalzustand. 5 zeigt eine schematische Ansicht des Betriebsmittelbehälters 60 aus 4 nach einer Kollision bzw. einem Unfall.
  • Da in dem Betriebsmittelbehälter 60 meistens Unterdruck und, wenn überhaupt, nur ein geringer Überdruck (max. 25 mbar, insbesondere max. 10 mbar, vorzugsweise max. 1 mbar) herrscht, muss der Betriebsmittelbehälter 60 nur schwachen nach außen wirkenden Kräften standhalten. Der Betriebsmittelbehälter 60 weist Verstärkungssäulen 215, 216 auf, die ein Kollabieren bzw. ein Verformen des Betriebsmittelbehälters 60, das durch Unterdruck in dem Betriebsmittelbehälter 60 verursacht werden könnte, verhindern. Die zwei Verstärkungssäulen 215, 216 verbinden die oberen Wand bzw. Hülle des Betriebsmittelbehälters 60 mit der gegenüberliegenden unteren Wand bzw. Hülle des Betriebsmittelbehälters 60. Die Verstärkungssäulen 215, 216 sind jeweils an der oberen Wand und der unteren Wand des Betriebsmittelbehälters 60 befestigt.
  • Jede Verstärkungssäule 215, 216 umfasst oder besteht aus zwei Teilen oder mehr Teilen, die voneinander getrennt werden können. Bei einem Unfall kann sich der Betriebsmittelbehälter 60 verformen, wie dies in 5 gezeigt ist. Die beiden Teile der Verstärkungssäule 215, 216 trennen sich hierbei voneinander. Der Betriebsmittelbehälter 60 wird nicht undicht. Zudem kann eine oder mehrere der Verstärkungssäulen 215, 216 mehrere Bruchstellen aufweisen, so dass bei einem Umfall die jeweilige Verstärkungssäule in mehr als zwei Teile zerbricht.
  • Ein erster Teil der Verstärkungssäule 215, 216 kann einen Vorsprung (in 5 dreieckig dargestellt) und ein zweiter Teil der Verstärkungssäule 215, 216 kann eine zu dem Vorsprung komplementäre Aussparung aufweisen. Dadurch wird ein seitliches Verrutschen der beiden Teile der Verstärkungssäule 215, 216 zueinander sicher verhindert.
  • Die Verstärkungssäule 215, 216 weist somit eine Art Sollbruchstelle auf. Die Sollbruchstelle kann sich in der Mitte der jeweiligen Verstärkungssäule 215, 216 befinden.
  • Der Abstand bzw. der Unterschied zwischen dem vorgegebenen Überdruck und dem vorgegebenen Unterdruck ist derart groß gewählt, dass ein wiederholtes Atmen, d.h. Ablassen von Fluid aus dem Betriebsmittelbehälter bei hoher Außentemperatur (z.B. am Tag) und Aufnehmen von Fluid aus der Umgebung in den Betriebsmittelbehälter 60 bei niedriger Außentemperatur (z.B. bei Nacht) verhindert ist.
  • 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 Betriebsmittelbehälter 60, der/ein Betriebsmittelbehälterdeckel 110, 112, die/eine Steuerungseinrichtung 140, die/eine Verstärkungssäule 215, 216, der/ein Aktivkohlefilter 30, etc.) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B. der mindestens eine Betriebsmittelbehälter 60, der mindestens eine Betriebsmittelbehälterdeckel 110, 112, die mindestens eine Steuerungseinrichtung 140, die mindestens eine Verstärkungssäule 215, 216, der mindestens eine Aktivkohlefilter 30, etc.).
  • Der Begriff „im Wesentlichen“ (z.B. „im Wesentlichen senkrechte Achse“) umfasst im Kontext der hier offenbarten Technologie jeweils die genaue Eigenschaft bzw. den genauen Wert (z.B. „senkrechte Achse“) sowie jeweils für die Funktion der Eigenschaft/ des Wertes unerhebliche Abweichungen (z.B. „tolerierbare Abweichung von senkrechte Achse“).
  • 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.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Betriebsmittelbehältersystem
    15
    Verbrennungsmotor
    20
    Tankentlüftungsventil (TEV)
    22
    Spülluftleitung
    30
    Aktivkohlefilter (AKF)
    40
    Staubfilter
    50
    Elektroventil Under Pressure Valve (UPV)
    52
    passives Ventil Under Pressure Bypass (UPB)
    53
    Überdruckventil
    54
    Unterdruckventil
    60, 60'
    Betriebsmittelbehälter
    66
    Kraftfahrzeug
    70
    Entlüftungsleitung zwischen Betriebsmittelbehälter und Einfüllrohr (EFR) Kopf
    80
    Entlüftungsleitung zwischen Einfüllrohr Kopf und passives Ventil Under Pressure Bypass (oder Elektroventil Under Pressure Valve)
    90
    Entlüftungsleitung zwischen passives Ventil Under Pressure Bypass (oder Elektroventil Under Pressure Valve) und Aktivkohlefilter
    100
    Tankdrucksensor (p-Sensor)
    110
    konventioneller Betriebsmittelbehälterdeckel
    112
    Betriebsmittelbehälterdeckel mit Druckausgleichsfunktion bei Betätigung
    120
    Tankklappe
    130
    Tankklappensensor
    140
    Steuerungseinrichtung
    150
    Tankleckdiagnosemodul
    200, 200'
    Tankentlüftungssystem
    210', 211'
    klassische Verstärkungssäule
    215, 216
    trennbare Verstärkungssäule

Claims (11)

  1. Betriebsmittelbehältersystem (10) zum Anordnen in einem Kraftfahrzeug (66), wobei das Betriebsmittelbehältersystem (10) folgendes umfasst: einen Betriebsmittelbehälter (60) zum Speichern eines Betriebsmittels für das Kraftfahrzeug (66), ein Überdruckventil (53) zum Ablassen von Fluid aus dem Betriebsmittelbehälter (60) beim Überschreiten eines vorgegebenen Überdrucks in dem Betriebsmittelbehälter (60), und ein Unterdruckventil (54) zum Einlassen von Fluid in den Betriebsmittelbehälter (60) beim Unterschreiten eines vorgegebenen Unterdrucks in dem Betriebsmittelbehälter (60), wobei der Abstand zwischen Null und dem vorgegebenen Unterdruck größer als der Abstand zwischen Null und dem vorgegebenen Überdruck ist.
  2. Betriebsmittelbehältersystem (10) nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen Null und dem vorgegebenen Unterdruck mindestens zehnmal so groß wie der Abstand zwischen Null und dem vorgegebenen Überdruck ist.
  3. Betriebsmittelbehältersystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abstand zwischen Null und dem vorgegebenen Unterdruck mindestens hundertmal so groß wie der Abstand zwischen Null und dem vorgegebenen Überdruck ist.
  4. Betriebsmittelbehältersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorgegebene Überdruck im Bereich von ca. 20 mbar bis ca. 25 mbar liegt.
  5. Betriebsmittelbehältersystem (10) nach einem der Ansprüche 1-3, wobei der vorgegebene Überdruck ca. 1 mbar oder weniger beträgt.
  6. Betriebsmittelbehältersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorgegebene Unterdruck im Bereich von ca. 350 mbar Unterdruck bis ca. 150 mbar Unterdruck liegt.
  7. Betriebsmittelbehältersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Betriebsmittelbehälter (60) mindestens eine Verstärkungssäule (215, 216) zur mechanischen Verstärkung des Betriebsmittelbehälters (60) aufweist, wobei die Verstärkungssäule (215, 216) zwischen zwei gegenüberliegenden Wänden verläuft, wobei die mindestens eine Verstärkungssäule (215, 216) zwei voneinander trennbare Teile derart aufweist, dass die beiden Teile der Verstärkungssäule (215, 216) voneinander getrennt werden, wenn sich die zwei gegenüberliegenden Wände voneinander entfernen.
  8. Betriebsmittelbehältersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Betriebsmittelbehälterdeckel (110, 112) zum Abdecken einer Tanköffnung des Betriebsmittelbehälters (60), wobei der Betriebsmittelbehälterdeckel (110, 112) zum Einlassen von Luft in den Betriebsmittelbehälter (60) durch den Betriebsmittelbehälterdeckel (110, 112) bei einem Unterdruck in dem Betriebsmittelbehälter (60) gegenüber der Umgebung beim Öffnen des Betriebsmittelbehälterdeckels (110, 112) ausgebildet ist.
  9. Betriebsmittelbehältersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Aktivkohlefilter (30) zum Entfernen von Kohlenwasserstoffen, wobei der Aktivkohlefilter (30) mit dem Betriebsmittelbehälter (60) eine Fluidverbindung und keine Fluidverbindung mit einem Verbrennungsmotor (15) des Kraftfahrzeugs (66) aufweist.
  10. Betriebsmittelbehältersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Aktivkohlefilter (30) zum Entfernen von Kohlenwasserstoffen, ein Elektroventil (50) und ein Steuergerät, wobei das Elektroventil (50) in einer Leitung zwischen dem Betriebsmittelbehälter (60) und dem Aktivkohlefilter (30) angeordnet ist, wobei das Steuergerät zum Öffnen des Elektroventils (50) derart ausgebildet ist, dass das Steuergerät das Elektroventil (50) zum Spülen des Aktivkohlefilters (30) öffnet, wenn, während eine Tankklappe (120), die einen Betriebsmittelbehälterdeckel (110, 112) zum Abdecken einer Öffnung zum Einbringen von Betriebsmittel in den Betriebsmittelbehälter (60) abdeckt, geöffnet wird, ein Unterdruck in dem Betriebsmittelbehälter (60) vorhanden ist.
  11. Kraftfahrzeug (66) mit einem Betriebsmittelbehältersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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