DE102020006445A1 - Compressed gas storage device, vehicle and method for monitoring - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Speichervorrichtung (2) für unter Druck stehende Gase, mit wenigstens einem Druckgasbehälter (4) und wenigstens einem Alarmdraht (8), und mit einer Elektronik zur Überwachung des Alarmdrahts (8) auf Bruch.Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Druckgasbehälter (4) über wenigstens ein Anfahrschutzelement (5) gesichert ist, wobei der Alarmdraht (8) an dem Auffahrschutzelement (5) angeordnet ist, wobei ferner wenigstens ein Abscherelement (7) so angeordnet ist, dass es den Alarmdraht (8) im Falle einer Verformung des Auffahrschutzelements (5) durchtrennt.Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug (1) mit einer solchen Speichervorrichtung sowie ein Verfahren zur Überwachung derselben.The invention relates to a storage device (2) for pressurized gases, with at least one compressed gas container (4) and at least one alarm wire (8), and with electronics for monitoring the alarm wire (8) for breakage. The invention is characterized in that at least one of the compressed gas tanks (4) is secured by at least one collision protection element (5), the alarm wire (8) being arranged on the collision protection element (5), with at least one shearing element (7) also being arranged in such a way that the alarm wire (8 ) severed in the event of deformation of the collision protection element (5). The invention also relates to a vehicle (1) with such a storage device and a method for monitoring the same.

Description

Die Erfindung betrifft eine Speichervorrichtung für unter Druck stehende Gase mit wenigstens einem Druckgasbehälter nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug oder Omnibus, mit einer solchen Speichervorrichtung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Überwachung einer derartigen Speichervorrichtung.The invention relates to a storage device for pressurized gases with at least one compressed gas tank according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1. The invention also relates to a vehicle, in particular a commercial vehicle or bus, with such a storage device. The invention also relates to a method for monitoring such a storage device.

Die Speicherung von unter Druck stehenden Gasen, wie beispielsweise Wasserstoff in einer Speichervorrichtung mit einem oder mehreren Druckgasbehältern, ist soweit aus dem Stand der Technik bekannt. Der Wasserstoff kann beispielsweise für Fahrzeuganwendungen eingesetzt werden, in denen er als Brennstoff dient, sei es für eine als Antriebseinrichtung oder Range Extender eines Elektrofahrzeugs ausgebildete Brennstoffzelle oder auch für einen Verbrennungsmotor. In solchen Fällen ist es immer wichtig, die Speichervorrichtung bzw. ihre Druckgasbehälter im Falle eventueller Beschädigungen oder Kollisionen ausreichend zu überwachen, um so im Falle eines Falles Sicherheitsmaßnahmen ergreifen zu können.The storage of pressurized gases, such as hydrogen, in a storage device having one or more pressurized gas containers is known from the prior art. The hydrogen can be used, for example, for vehicle applications in which it serves as a fuel, be it for a fuel cell designed as a drive device or range extender for an electric vehicle, or for an internal combustion engine. In such cases, it is always important to adequately monitor the storage device or its pressurized gas tank in the event of any damage or collision, so that safety measures can be taken in the event of an accident.

Die DE 10 2017 223 652 A1 beschreibt den Aufbau eines Druckgasbehälters, bei welchem zwischen den Lagen des Druckgasbehälters wenigstens zwei elektrische Leiterschichten eingebracht sind. Dies ermöglicht eine integrierte Sensorik, welche beispielsweise Volumen- und/oder Druckänderungen erfassen kann, über welche aber auch im Falle einer Beschädigung der Leiter auf eine Beschädigung des Druckgasbehälters geschlossen werden kann.the DE 10 2017 223 652 A1 describes the structure of a compressed gas container in which at least two electrical conductor layers are introduced between the layers of the compressed gas container. This enables an integrated sensor system, which can detect changes in volume and/or pressure, for example, but which can also be used to infer damage to the compressed gas container in the event of damage to the conductor.

Eine einfache Variante dieser Idee findet sich bereits in der älteren DE 10 2014 007 623 A1 . Dort ist ein Netz, eine Spirale oder dergleichen aus einem elektrisch leitenden Draht an der Oberfläche eines Druckgasbehälters beschrieben. Kommt es zu einer Beschädigung des Druckgasbehälters, dann wird immer auch dieser an der Oberfläche befindliche Draht in irgendeiner Weise in Mitleidenschaft gezogen oder beschädigt, sodass beispielsweise mit einem einfachen Drahtbruchsensor eine potenzielle Beschädigung des Druckgasbehälters detektiert werden kann. Dies erlaubt dann geeignete Sicherheitsmaßnahmen, wie insbesondere das Schließen von Ventilen, das Ablassen von Gas, das Abschalten von potenziellen Zündquellen, das Auslösen einer Warnung oder dergleichen.A simple variant of this idea can already be found in the older one DE 10 2014 007 623 A1 . There, a network, a spiral or the like made of an electrically conductive wire on the surface of a compressed gas tank is described. If the compressed gas container is damaged, then this wire located on the surface is also affected or damaged in some way, so that potential damage to the compressed gas container can be detected, for example, with a simple broken wire sensor. This then allows appropriate safety measures, such as closing valves, releasing gas, shutting off potential sources of ignition, triggering a warning or the like.

Die beiden beschriebenen Möglichkeiten haben beide den Nachteil, dass sie den Aufbau der jeweiligen Druckgasbehälter entsprechend aufwändig und teuer machen. Wünschenswert wäre es daher, eine Möglichkeit zu haben, einen sicheren Schutz der Speichervorrichtung bei weniger konstruktivem und finanziellem Aufwand realisieren zu können.The two options described both have the disadvantage that they make the construction of the respective compressed gas tank correspondingly complex and expensive. It would therefore be desirable to have a possibility of being able to implement secure protection of the memory device with less constructional and financial outlay.

Dementsprechend ist es die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Speichervorrichtung mit einer einfachen, effizienten und kostengünstigen Möglichkeit der Detektion eventueller Beschädigungen zu schaffen. Außerdem ist es die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ein geeignetes Verfahren zur Überwachung einer solchen Speichervorrichtung anzugeben.Accordingly, it is the object of the present invention to create an improved memory device with a simple, efficient and cost-effective possibility of detecting any damage. In addition, it is the object of the present invention to specify a suitable method for monitoring such a storage device.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Speichervorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Auch ein Fahrzeug mit einer solchen Speichervorrichtung löst die Aufgabe. Ein geeignetes Verfahren zur Überwachung einer solchen Speichervorrichtung ist durch die Merkmale im Anspruch 9 beschrieben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Speichervorrichtung, des Fahrzeugs sowie des Verfahrens ergeben sich aus den jeweils abhängigen Unteransprüchen.According to the invention, this object is achieved by a memory device having the features in claim 1, and here in particular in the characterizing part of claim 1. A vehicle with such a storage device also solves the problem. A suitable method for monitoring such a storage device is described by the features in claim 9. Advantageous refinements and developments of the storage device, the vehicle and the method result from the respective dependent subclaims.

Die erfindungsgemäße Speichervorrichtung dient für unter Druck stehende Gase und umfasst wenigstens einen Druckgasbehälter. Ähnlich wie im zuletzt genannten Stand der Technik weist sie außerdem einen Alarmdraht auf sowie eine Elektronik zur Überwachung des Alarmdrahts auf Bruch und/oder Beschädigung auf.The storage device according to the invention is used for pressurized gases and comprises at least one compressed gas tank. Similar to the last-mentioned prior art, it also has an alarm wire and electronics for monitoring the alarm wire for breakage and/or damage.

Erfindungsgemäß ist es aber so, dass anders als im Stand der Technik dieser Alarmdraht nicht Teil des Druckgasbehälters ist oder um diesen herum angeordnet wird. Vielmehr wird die Speichervorrichtung an wenigstens einer ihrer Seiten über ein Anfahrschutzelement vor einer mechanischen Beschädigung im Falle einer Kollision der Speichervorrichtung mit einem weiteren Gegenstand geschützt. Das Anfahrschutzelement ist dabei mit einem Abscherelement versehen. Der Alarmdraht, welcher insbesondere auch als Drahtschleife aus einer Hin- und einer Rückleitung ausgebildet sein kann, ist mit einer oder beiden der Leitungen dabei im Bereich des Anfahrschutzelements angeordnet. Das Abscherelement wirkt dabei so mit dem Anfahrschutzelement einerseits und dem Draht andererseits zusammen, dass dieser im Falle einer Verformung des Anfahrschutzelements, beispielsweise bei einer Kollision, durchtrennt wird.According to the invention, however, unlike in the prior art, this alarm wire is not part of the compressed gas container or is arranged around it. Rather, the storage device is protected on at least one of its sides by a collision protection element against mechanical damage in the event of the storage device colliding with another object. The collision protection element is provided with a shearing element. The alarm wire, which in particular can also be designed as a wire loop made up of a forward and a return line, is arranged with one or both of the lines in the area of the collision protection element. The shearing element interacts with the collision protection element on the one hand and the wire on the other hand in such a way that the latter is severed in the event of deformation of the collision protection element, for example in the event of a collision.

Dies führt zu einem außerordentlich einfachen, effizienten und kostengünstigen Aufbau, bei welchem herkömmliche Druckgasbehälter eingesetzt werden können. Durch die Integration des Alarmdrahts in das Anfahrelement und die zusätzliche Integration wenigstens eines Abscherelements zum Durchtrennen des Drahts wird außerdem eine relativ frühe Alarmierung erreicht, da der Aufbau so realisiert werden kann, dass bereits bei einer geringen Verformung des Anfahrschutzelements, beispielsweise wenn dieses in Richtung eines der Druckgasbehälter gedrückt wird, das Abscherelement den Draht durchtrennt, sodass sehr früh und bereits bei einer relativ geringen Deformation des Anfahrschutzelements eine Alarmierung durch den so herbeigeführten Drahtbruch möglich ist. Geeignete Sicherheitsmaßnahmen wie beispielsweise das Schließen von Ventilen und dergleichen können dann tatsächlich weiteren Schaden verhindern. Im Stand der Technik muss dagegen davon ausgegangen werden, dass die Beschädigung des Druckgasbehälters bis zu dem Zeitpunkt, in dem der an seiner Oberfläche angebrachte oder in seinen Aufbau integrierte elektrische Leiter reißt, bereits relativ groß ist.This leads to an extraordinarily simple, efficient and inexpensive structure in which conventional pressurized gas containers can be used. By integrating the alarm wire into the start-up element and the additional The integration of at least one shearing element for cutting through the wire also results in a relatively early alarm, since the design can be implemented in such a way that the shearing element cuts through the wire even with a slight deformation of the collision protection element, for example if it is pressed in the direction of one of the compressed gas tanks , so that very early and even with a relatively small deformation of the collision protection element, an alarm can be triggered by the wire break caused in this way. Appropriate safety measures such as closing valves and the like can then actually prevent further damage. In the prior art, on the other hand, it must be assumed that the damage to the compressed gas container is already relatively great by the time the electrical conductor attached to its surface or integrated into its structure tears.

Mit außerordentlich einfachen und kostengünstigen Elementen und Mitteln lässt sich die erfindungsgemäße Speichervorrichtung also bezüglich ihrer Sicherheit und bezüglich eines ausreichend fehlertoleranten aber dennoch sehr frühen Ansprechens der Alarmierung durch das bewusst herbeigeführte Durchtrennen des Alarmdrahts besonders vorteilhaft ausgestalten.With extraordinarily simple and cost-effective elements and means, the storage device according to the invention can be designed particularly advantageously with regard to its safety and with regard to a sufficiently error-tolerant but nevertheless very early response of the alarm by deliberately cutting through the alarm wire.

Eine sehr günstige Weiterbildung der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung sieht es dabei vor, dass der Alarmdraht und das Abscherelement auf der dem Druckgasbehälter zugewandten Seite des Anfahrschutzelements angeordnet sind. Der Alarmdraht und insbesondere das Abscherelement werden also im Falle einer Deformation des Anfahrschutzelements zwischen diesem und dem Druckgasbehälter eingeklemmt, sodass der Alarmdraht entsprechend durchtrennt wird. Damit ist sichergestellt, dass eine Alarmierung tatsächlich nur dann erfolgt, wenn das Anfahrschutzelement deutlich in Richtung des Druckgasbehälters verformt worden ist, und dementsprechend eine Alarmierung auch sinnvoll und notwendig ist.A very advantageous development of the storage device according to the invention provides that the alarm wire and the shearing element are arranged on the side of the collision protection element that faces the compressed gas tank. In the event of a deformation of the collision protection element, the alarm wire and in particular the shearing element are clamped between the latter and the compressed gas tank, so that the alarm wire is severed accordingly. This ensures that an alarm is actually only given when the collision protection element has been clearly deformed in the direction of the compressed gas tank, and accordingly an alarm is also sensible and necessary.

Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung sieht es vor, dass das Auffahrschutzelement längs der größten Länge des Druckgasbehälters ausgebildet und mit vier Abscherelementen versehen ist. Diese Ausgestaltung schützt beispielsweise quer zur Fahrtrichtung liegende Druckgasbehälter ideal bei einer Kollision von vorne oder von hinten. Die Anordnung von vier Abscherelementen über die Länge der Druckgasbehälter ist ein idealer Kompromiss zwischen einer ausreichenden Genauigkeit der Erfassung der gegebenenfalls kritischen Verformung einerseits und einem einfachen und kostengünstigen Aufbau mit effizienter Montage andererseits.Another very favorable embodiment of the storage device according to the invention provides that the anti-collision element is formed along the greatest length of the compressed gas tank and is provided with four shearing elements. This configuration provides ideal protection, for example, for pressurized gas containers lying transversely to the direction of travel in the event of a collision from the front or from the rear. The arrangement of four shearing elements along the length of the pressurized gas tank is an ideal compromise between sufficient accuracy in detecting any critical deformation on the one hand and a simple and inexpensive design with efficient assembly on the other.

Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Speicherelements kann es ferner vorsehen, dass das wenigstens eine Abscherelement wenigstens eine U-förmige Schneidkante aufweist, welche mit den Enden ihrer Schenkel auf zwei Seiten des Alarmdrahts in Öffnungen des Auffahrschutzelements ragt und über einen verformbaren Halter an dem Auffahrschutzelement befestigt ist. Eine solche U-förmige Schneidkante umgibt also den Alarmdraht, welcher beispielsweise auf einer der Flächen eines als Vierkantprofil ausgebildeten Anfahrschutzelements oder Teil eines solchen angeordnet ist. Dieses weist entsprechende Öffnungen wie beispielsweise Schlitze auf, in welche die Schenkel der U-förmigen Schneidkante entsprechend hineinragen. Wird der verformbare Halter entsprechend verformt, weil die U-förmige Schneidkante und das Auffahrschutzelement relativ gegeneinander bewegt werden, dann durchtrennt die Schneidkante den eingeschlossenen Alarmdraht. Kommt es zu keiner Verformung, dann schützt der Aufbau den Alarmdraht und hält ihn in seiner vorgesehenen Position, insbesondere unterstützend zu in der Längsrichtung des Alarmdrahts zwischen den Abscherelementen und/oder Schneidkanten angeordneten Halteelementen.A very advantageous development of the storage element according to the invention can also provide that the at least one shearing element has at least one U-shaped cutting edge, the ends of its legs protruding into openings in the collision protection element on two sides of the alarm wire and being fastened to the collision protection element via a deformable holder is. Such a U-shaped cutting edge thus surrounds the alarm wire, which is arranged, for example, on one of the surfaces of a collision protection element designed as a square profile or part of such. This has corresponding openings, such as slots, into which the legs of the U-shaped cutting edge protrude accordingly. If the deformable holder is correspondingly deformed because the U-shaped cutting edge and the anti-collision element are moved relative to one another, then the cutting edge severs the trapped alarm wire. If there is no deformation, the structure protects the alarm wire and holds it in its intended position, in particular supporting holding elements arranged in the longitudinal direction of the alarm wire between the shearing elements and/or cutting edges.

Der Halter selbst kann dabei in einer sehr vorteilhaften Weiterbildung dieser Idee im Wesentlichen L-förmig ausgebildet sein und an der Basis der U-förmigen Schneidkante oder bei mehreren U-förmigen Schneidkanten an einer ihre Basis verbindenden Grundplatte angreifen. Das andere Ende kann beispielsweise mit dem Auffahrschutzelement über Verschweißen, Verschrauben, Vernieten, Verkleben oder dergleichen verbunden werden.In a very advantageous development of this idea, the holder itself can be essentially L-shaped and can act on the base of the U-shaped cutting edge or, in the case of several U-shaped cutting edges, on a base plate connecting their base. The other end can be connected, for example, to the collision protection element by welding, screwing, riveting, gluing or the like.

Die erfindungsgemäße Speichervorrichtung lässt sich für verschiedene Einsatzzwecke und zur Speicherung von verschiedenen Gasen unter Druck einsetzen. Eine besonders günstige und vorteilhafte Ausgestaltung sieht es dabei vor, dass der wenigstens eine Druckgasbehälter zur Speicherung von Wasserstoff bei einem Nenndruck von mehr als 65 MPa ausgebildet ist. Die einzelnen Druckgasbehälter können also Wasserstoff speichern, beispielsweise bei einem Nenndruck von 70 MPa bzw. 700 bar oder auch höheren Drücken von mehr als 100 MPa, wie sie derzeit als Nenndrücke für neue Wasserstoffspeicher angedacht sind.The storage device according to the invention can be used for various purposes and for storing various gases under pressure. A particularly favorable and advantageous embodiment provides that the at least one compressed gas tank is designed to store hydrogen at a nominal pressure of more than 65 MPa. The individual pressurized gas containers can therefore store hydrogen, for example at a nominal pressure of 70 MPa or 700 bar or even higher pressures of more than 100 MPa, as are currently being considered as nominal pressures for new hydrogen storage devices.

Die Speichervorrichtung gemäß der Erfindung kann nun vorzugsweise in einem Fahrzeug eingesetzt werden, besonders bevorzugt in einem Nutzfahrzeug und hier insbesondere in einem Omnibus, welcher mit einer solchen Speichervorrichtung ausgestattet ist. Dabei kann in dieser Speichervorrichtung Brennstoff für ein Brennstoffzellensystem, insbesondere zur Reichweitenverlängerung eines elektrischen Antriebssystems gespeichert sein. Eine besonders günstige Ausgestaltung des Fahrzeugs sieht es darüber hinaus vor, dass die Speichervorrichtung im Bereich eines Fahrzeugdaches montiert ist. Insbesondere beim Einsatz in Omnibussen wird häufig der Dachbereich für die Druckgasspeicher verwendet. Meist liegen die einzelnen Druckgasbehälter der Speichervorrichtung dann quer zur Fahrtrichtung auf dem Fahrzeugdach. Sie können insbesondere in Fahrtrichtung vorne und hinten mit einer entsprechenden Anfahrschutzvorrichtung ausgestattet sein, um so im Falle, dass das Fahrzeug mit der Speichervorrichtung beispielsweise tief hängende Äste, eine Unterführung mit zu geringer Durchfahrtshöhe oder dergleichen berührt, eine geeignete Reaktion ausgelöst werden kann. Diese kann dann beispielsweise eine Warnung und/oder andere Sicherheitsmaßnahmen wie insbesondere das Schließen der Tankventile der einzelnen Druckgasbehälter der Speichervorrichtung umfassen, um so sicherheitskritische Situationen nach Möglichkeit zu vermeiden.The storage device according to the invention can now preferably be used in a vehicle, particularly preferably in a commercial vehicle and here in particular in a bus, which is equipped with such a storage device. Fuel for a fuel cell system, in particular for extending the range of an electric drive system, can be stored in this storage device. One A particularly favorable embodiment of the vehicle also provides for the storage device to be mounted in the area of a vehicle roof. Especially when used in buses, the roof area is often used for the compressed gas storage. The individual pressurized gas tanks of the storage device are then usually located on the vehicle roof at right angles to the direction of travel. In particular, they can be equipped with a corresponding collision protection device at the front and rear in the direction of travel, so that a suitable reaction can be triggered in the event that the vehicle with the storage device touches low-hanging branches, an underpass with insufficient headroom or the like. This can then include, for example, a warning and/or other safety measures such as, in particular, closing the tank valves of the individual compressed gas tanks of the storage device in order to avoid safety-critical situations as far as possible.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Überwachung einer derartigen Speichervorrichtung, insbesondere in einem Fahrzeug gemäß der oben beschriebenen Ausgestaltung, kann es dann vorsehen, dass der Alarmdraht an dem Anfahrschutzelement über eine Elektronik auf Bruch überwacht wird, wobei im Falle eines erkannten Bruchs, welcher bei der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung insbesondere durch ein Durchtrennen des Alarmdrahts über eine der Schneidkanten der Abschervorrichtung ausgelöst sein kann, können Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden.A method according to the invention for monitoring such a storage device, in particular in a vehicle according to the embodiment described above, can then provide for the alarm wire on the collision protection element to be monitored for breakage via electronics, with safety measures can be taken in particular if the alarm wire is severed via one of the cutting edges of the shearing device.

Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung der Idee können die Sicherheitsmaßnahmen zumindest das Schließen von Ventilen und/oder das Generieren einer Warnmeldung umfassen. Andere sinnvolle Sicherheitsmaßnahmen sowie prinzipielle Möglichkeiten zur Überwachung des Alarmdrahts, welcher typischerweise als mit einer Isolationsschicht ummanteltes Kabel ausgebildet ist, können entsprechend eingesetzt werden. All dies ist beispielsweise aus dem eingangs genannten Stand der Technik in Form der DE 10 007 623 A1 bekannt und kann von der dort beschriebenen Verwendung für einen einzelnen Druckgasbehälter problemlos auf die Speichervorrichtung übertragen werden. Auf diese Details wird daher nicht weiter eingegangen.According to an extraordinarily favorable development of the idea, the safety measures can at least include the closing of valves and/or the generation of a warning message. Other useful safety measures and basic options for monitoring the alarm wire, which is typically designed as a cable covered with an insulating layer, can be used accordingly. All this is for example from the prior art mentioned in the form of DE 10 007 623 A1 known and can be easily transferred from the use described there for a single compressed gas tank to the storage device. Therefore, these details will not be discussed further.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Speichervorrichtung, des Fahrzeugs sowie des Verfahrens zur Überwachung der Speichervorrichtung ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.Further advantageous configurations of the memory device, the vehicle and the method for monitoring the memory device also result from the exemplary embodiment, which is described in more detail below with reference to the figures.

Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs in einer möglichen Ausgestaltung gemäß der Erfindung;
  • 2 einen Ausschnitt aus der Speichervorrichtung des Fahrzeugs;
  • 3 eine Vergrößerung eines für die Erfindung relevanten Ausschnitts der Speichervorrichtung; und
  • 4 die Darstellung gemäß 3 in einer Draufsicht.
show:
  • 1 a schematic view of a vehicle in a possible embodiment according to the invention;
  • 2 a portion of the vehicle's storage device;
  • 3 an enlargement of a section of the memory device relevant to the invention; and
  • 4 the representation according to 3 in a top view.

In der Darstellung der 1 ist rein schematisch ein Fahrzeug 1, in diesem Fall ein Nutzfahrzeug in Form eines Omnibusses 1 angedeutet. Dieser Omnibus 1 soll über ein elektrisches Antriebssystem verfügen. Über ein Brennstoffzellensystem als sogenannter Reichweitenverlängerer oder Range Extender kann bei Bedarf zusätzlich elektrische Energie generiert werden, um den Omnibus 1 nicht nur mit elektrischer Leistung entsprechend der Speicherkapazität seiner Batterien versorgen zu können, sondern um auch aus dem in einer Speichervorrichtung 2 gespeicherten Wasserstoff über das Brennstoffzellensystem zusätzliche elektrische Leistung zu generieren. Wie insbesondere bei Omnibussen 1 häufig üblich, befindet sich die Speichervorrichtung 2 für den Wasserstoff beispielsweise bei einem Nenndruck von 70 MPa in dem in Fahrtrichtung F hinteren Bereich eines Dachs 3 des Omnibusses 1. Die Speichervorrichtung kann insbesondere mehrere hier quer zur Fahrtrichtung F liegende Druckgasbehälter 4 umfassen.In the representation of 1 a vehicle 1, in this case a commercial vehicle in the form of a bus 1, is indicated purely schematically. This omnibus 1 should have an electric drive system. If necessary, additional electrical energy can be generated via a fuel cell system as a so-called range extender, in order not only to be able to supply the bus 1 with electrical power according to the storage capacity of its batteries, but also to use the hydrogen stored in a storage device 2 via the fuel cell system to generate additional electrical power. As is often the case with buses 1 in particular, the storage device 2 for the hydrogen is located, for example at a nominal pressure of 70 MPa, in the rear area of a roof 3 of the bus 1 in the direction of travel F include.

In der Darstellung der 2 ist ein solcher Druckgasbehälter 4 sowie ein Teil eines weiteren Druckgasbehälters 4 entsprechend angedeutet. Sie sind als Teil der hier nicht als Ganzes dargestellten Speichervorrichtung 2 über ein Anfahrschutzelement 5 geschützt, in diesem Fall gegen einen Aufprall eines Gegenstands auf der in Fahrtrichtung F vorderen Seite. Das Anfahrschutzelement 5 umfasst dabei mehrere Leisten 6, von welchen eine mittlere Leiste 6 mit einem in 2 nicht erkennbaren Alarmdraht und einem schematisch angedeuteten Abscherelement 7 versehen ist.In the representation of 2 such a compressed gas tank 4 and a part of another compressed gas tank 4 are indicated accordingly. They are protected as part of the storage device 2 (not shown here as a whole) via a collision protection element 5, in this case against an impact of an object on the front side in the direction of travel F. The collision protection element 5 comprises several strips 6, of which a central strip 6 with an in 2 not recognizable alarm wire and a schematically indicated shearing element 7 is provided.

Die vergrößerte im Querschnitt dargestellte Ansicht aus 3 zeigt die mittlere Leiste 6 des Anfahrschutzelements 5 sowie einen Teil des Druckgasbehälters 4 in einem schematischen Querschnitt. Die Leiste 6 kann beispielsweise als rechteckiges Stahlrohrprofil ausgebildet sein. Auf ihrer dem Druckgasbehälter 4 zugewandten Seite verläuft der bereits angesprochene Alarmdraht 8 in Form einer Drahtschleife mit einer Hinleitung und einer Rückleitung. Der Aufbau kann dabei als übliches Kabel ausgebildet sein, welches bei der Verkabelung des Omnibusses 2 an verschiedenen anderen Stellen ebenfalls zum Einsatz kommt. Dieser Alarmdraht 8 in Form des hier als doppeladriges Kabel ausgebildeten Elements kann entlang der dem Druckgasbehälter 4 zugewandten Seite der Leiste 6 verlegt sein und ist an dieser Seite beispielsweise angeklebt oder durch hier nicht dargestellte Halter über die Länge der Leiste 6 hinweg mehrfach befestigt.The enlarged cross-sectional view 3 shows the middle bar 6 of the collision protection element 5 and part of the compressed gas tank 4 in a schematic cross section. The bar 6 can be designed, for example, as a rectangular tubular steel profile. On its side facing the pressurized gas container 4, the already mentioned alarm wire 8 runs in the form of a wire loop with a forward line and a return line. The structure can be in the form of a conventional cable, which is also used in the wiring of the bus 2 at various other points. This alarm wire 8 in shape The element designed here as a twin-wire cable can be routed along the side of the strip 6 facing the compressed gas tank 4 and is glued to this side, for example, or fixed several times along the length of the strip 6 by holders (not shown here).

Das Abscherelement 7 umfasst zwei U-förmige Schneidkanten 9, wie es in der Draufsicht in 4 zu erkennen ist. Diese sind über eine Grundplatte 10 miteinander verbunden, welche seinerseits über einen mit 11 bezeichneten Halter beispielsweise über eine in 3 angedeutete Verschraubung 12 mit der Leiste 6 des Anfahrschutzelements 5 verbunden ist. Zwei Enden 13, 14 jeder der Schneidkanten 9 ragen oberhalb und unterhalb des Alarmdrahts 8 in korrespondierende Öffnungen 15 in der Leiste 6 sodass die Schneidkanten 9 im Falle einer Verformung des Halters 11 in Richtung der Leiste 6 bewegt werden und dabei den Alarmdraht 8 ganz oder zumindest teilweise durchtrennen. Kommt es bei dem hier beispielhaft dargestellten Aufbau des Abscherelements 7 nun zu einer Krafteinwirkung entsprechend des in den 3 und 4 dargestellten Pfeils 16, dann kann das Anfahrschutzelement 5 diese Kräfte bis zu einem gewissen Teil aufnehmen. Soweit dies möglich ist, ist die Situation unkritisch. Werden die Kräfte 16 dagegen so groß, dass es zu einer Verformung des Anfahrschutzelements 5 in Richtung des Druckgasbehälters 4 kommt, dann ändert sich der Abstand zwischen der Leiste 6 und der Oberfläche des Druckgasbehälters 4. In diesem Fall wird das Abscherelement 7 an der Oberfläche des Druckgasbehälters 4 anschlagen und wird wie es in der Darstellung der 3 gestrichelt angedeutet ist, so mit der Leiste 6 zusammengedrückt. Die Enden 13, 14 der Schenkel der U-förmigen Schneidkante 9 tauchen damit tiefer in die Öffnungen 15 ein und die eigentliche Schneidkante 9 im Bereich der Basis des U's durchtrennt den Alarmdraht 8. Dies funktioniert insbesondere dann, wenn der Halter 11 entsprechend leicht verformbar ist, insbesondere einer eventuellen Verformung weniger Widerstand entgegensetzt als die Leiste 6 des Anfahrschutzelements 5 sowie bei mehreren Leisten 6 die Verbindung zwischen diesen Leisten 6.The shearing element 7 comprises two U-shaped cutting edges 9, as shown in plan view in FIG 4 can be seen. These are connected to one another via a base plate 10, which in turn is connected via a holder designated 11, for example via an in 3 indicated screw connection 12 is connected to the bar 6 of the collision protection element 5 . Two ends 13, 14 of each of the cutting edges 9 protrude above and below the alarm wire 8 into corresponding openings 15 in the bar 6 so that the cutting edges 9 are moved in the event of a deformation of the holder 11 in the direction of the bar 6 and thereby the alarm wire 8 completely or at least partially cut. If, in the structure of the shearing element 7 shown here as an example, a force is applied in accordance with the 3 and 4 shown arrow 16, then the collision protection element 5 can absorb these forces to a certain extent. As far as this is possible, the situation is not critical. If, on the other hand, the forces 16 are so great that the collision protection element 5 is deformed in the direction of the compressed gas tank 4, then the distance between the bar 6 and the surface of the compressed gas tank 4 changes Compressed gas tank 4 attack and is as shown in the illustration 3 is indicated by dashed lines, so compressed with the bar 6. The ends 13, 14 of the legs of the U-shaped cutting edge 9 thus penetrate deeper into the openings 15 and the actual cutting edge 9 in the area of the base of the U cuts through the alarm wire 8. This works in particular when the holder 11 is correspondingly easily deformed , in particular offers less resistance to a possible deformation than the strip 6 of the collision protection element 5 and, in the case of several strips 6, the connection between these strips 6.

Mit dem zumindest teilweise Durchtrennen des Alarmdrahts 8 kann dann eine hier nicht dargestellte Elektronik, welche diesen Alarmdraht 8 entsprechend überwacht, feststellen, dass ein Drahtbruch aufgetreten ist. Im einfachsten Fall erfolgt dazu eine Widerstandsmessung, wenn der Widerstand massiv ansteigt, insbesondere auf unendlich, ist der Draht entsprechend in seinem Querschnitt teilweise ein- oder gänzlich abgeschnitten. Alternative Auswertungen beispielsweise über andere elektrische Größen sind selbstverständlich ebenso denkbar.With the at least partial severing of the alarm wire 8 , electronics (not shown here) that monitor this alarm wire 8 accordingly can then determine that a wire break has occurred. In the simplest case, a resistance measurement is carried out for this purpose, if the resistance increases massively, in particular to infinity, the wire is partially or completely cut off in its cross section. Alternative evaluations, for example using other electrical variables, are of course also conceivable.

Im Falle, dass das Anfahrschutzelement 5 also soweit in Richtung der Druckgasbehälter 4 verformt worden ist, dass der Alarmdraht 8 durchtrennt wird, kann beispielsweise eine Warnmeldung für einen Fahrer des Omnibusses 1 oder ein autonomes Fahrsystem des Omnibusses 1 ausgelöst werden, oder es kann ergänzend oder alternativ hierzu eine andere Sicherheitsmaßnahme ergriffen werden, beispielsweise ein Schließen der Ventile der einzelnen Druckgasbehälter 4, um eine unkontrollierte Ausbreitung von Wasserstoff weitmöglichst zu verhindern und die Speichervorrichtung 2 in einem möglichst sicheren und definierten Zustand zu bringen.In the event that the collision protection element 5 has been deformed so far in the direction of the compressed gas tank 4 that the alarm wire 8 is severed, a warning message for a driver of the bus 1 or an autonomous driving system of the bus 1 can be triggered, for example, or it can be supplemented or alternatively, another safety measure can be taken, for example closing the valves of the individual compressed gas tanks 4, in order to prevent the uncontrolled spread of hydrogen as far as possible and to bring the storage device 2 into a state that is as safe and defined as possible.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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  • DE 10007623 A1 [0019]DE 10007623 A1 [0019]

Claims (10)

Speichervorrichtung (2) für unter Druck stehende Gase, mit wenigstens einem Druckgasbehälter (4) und wenigstens einem Alarmdraht (8), und mit einer Elektronik zur Überwachung des Alarmdrahts (8) auf Bruch, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Druckgasbehälter (4) über wenigstens ein Anfahrschutzelement (5) gesichert ist, wobei der Alarmdraht (8) an dem Auffahrschutzelement (5) angeordnet ist, wobei ferner wenigstens ein Abscherelement (7) so angeordnet ist, dass es den Alarmdraht (8) im Falle einer Verformung des Auffahrschutzelements (5) durchtrennt.Storage device (2) for gases under pressure, with at least one compressed gas container (4) and at least one alarm wire (8), and with electronics for monitoring the alarm wire (8) for breakage, characterized in that at least one of the compressed gas containers (4) is secured via at least one collision protection element (5), the alarm wire (8) being arranged on the collision protection element (5), with at least one shearing element (7) also being arranged in such a way that it cuts the alarm wire (8) in the event of deformation of the collision protection element (5) severed. Speichervorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Alarmdraht (8) und das Abscherelement (7) auf der dem Druckgasbehälter (4) zugewandten Seite des Anfahrschutzelements (5) angeordnet sind.Storage device (2) after claim 1 , characterized in that the alarm wire (8) and the shearing element (7) are arranged on the side of the collision protection element (5) facing the compressed gas tank (4). Speichervorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahrschutzelement (5) längs der größten Länge des Druckgasbehälters (4) ausgebildet und mit vier Abscherelementen (7) versehen ist.Storage device (2) after claim 1 or 2 , characterized in that the collision protection element (5) is formed along the greatest length of the compressed gas container (4) and is provided with four shearing elements (7). Speichervorrichtung (2) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Abscherelement (7) wenigstens eine U-förmige Schneidkante (9) aufweist, welche mit den Enden (13, 14) ihrer Schenkel auf zwei Seiten des Alarmdrahts (8) in Öffnungen (15) des Anfahrschutzelements (5) ragt, und über einen verformbaren Halter (11) an dem Anfahrschutzelement (5) befestigt ist.Storage device (2) after claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the at least one shearing element (7) has at least one U-shaped cutting edge (9), which with the ends (13, 14) of its legs on two sides of the alarm wire (8) in openings (15) of the collision protection element ( 5) protrudes and is attached to the collision protection element (5) via a deformable holder (11). Speichervorrichtung (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (11) im Wesentlichen L-förmig ausgebildet ist und an der Basis der U-förmigen Schneidkante (9) oder an einer mehrere U-förmige Schneidkanten (9) an ihrer Basis verbindenden Grundplatte (10) angreift.Storage device (2) after claim 4 , characterized in that the holder (11) is essentially L-shaped and acts on the base of the U-shaped cutting edge (9) or on a base plate (10) connecting several U-shaped cutting edges (9) at their base. Speichervorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Druckgasbehälter (4) zur Speicher von Wasserstoff bei einem Nenndruck von mehr als 65 MPa ausgebildet ist.Storage device (2) according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the at least one compressed gas tank (4) is designed to store hydrogen at a nominal pressure of more than 65 MPa. Fahrzeug (1), bevorzugt Nutzfahrzeug, besonders bevorzugt Omnibus (1) mit einer Speichervorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in der Speichervorrichtung (2) Brennstoff für ein Brennstoffzellensystem zur Reichweitenverlängerung eines elektrischen Antriebssystems gespeichert ist.Vehicle (1), preferably commercial vehicle, particularly preferably omnibus (1) with a storage device (2) according to one of Claims 1 until 6 , wherein in the storage device (2) fuel for a fuel cell system for range extension of an electric drive system is stored. Fahrzeug (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung (2) im Bereich eines Fahrzeugdachs (3) montiert ist.Vehicle (1) after claim 7 , characterized in that the storage device (2) is mounted in the area of a vehicle roof (3). Verfahren zur Überwachung einer Speichervorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Alarmdraht (8) an dem Auffahrschutzelement (5) über eine Elektronik auf Bruch überwacht wird, wobei im Falle eines erkannten teilweise oder vollständigen Bruchs des Alarmdrahts (8) Sicherheitsmaßnahmen eingeleitet werden.Method for monitoring a storage device (2) according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the alarm wire (8) on the collision protection element (5) is monitored for breakage by electronics, with safety measures being initiated in the event of a partial or complete breakage of the alarm wire (8) being detected. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsmaßnahmen zumindest das Schließen von Ventilen und/oder das Generieren einer Warnmeldung umfassen.procedure after claim 9 , characterized in that the safety measures include at least the closing of valves and / or the generation of a warning message.
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