DE102020128607A1

DE102020128607A1 - Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffleiste für ein Druckbehältersystem, Brennstoffleiste, Druckbehältersystem und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020128607A1
Application number: DE102020128607.4A
Authority: DE
Inventors: Timo Gutmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2022-05-05
Also published as: WO2022089883A3; US20230408040A1; CN116368327A; JP2023548481A; WO2022089883A2

Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffleiste für ein Druckbehältersystem, eine Brennstoffleiste, ein Druckbehältersystem und Kraftfahrzeug. Das Verfahren umfasst die Schritte:- Bereitstellen von einer bevorzugt geraden Brennstoffleitung;- Ausbilden von mehreren Leistenanschlüssen 210, wobei die Leistenanschlüsse 210 eine gegenüber der bereitgestellten Brennstoffleitung vergrößerter Querschnittsflächen aufweisen, und wobei die Leistenanschlüsse 210 einstückig mit der Brennstoffleitung ausgebildet sind.

Description

Aus dem Stand der Technik sind Kraftfahrzeuge mit Druckbehältern bekannt. I.d.R. sind pro Kraftfahrzeug bis zu drei große Druckbehälter vorgesehen. Solche Druckbehälter lassen sich aufgrund ihrer Ausmaße vergleichsweise schlecht in ein Kraftfahrzeug integrieren. Es gibt ferner Fahrzeugkonzepte, bei denen deutlich mehr Druckbehälter in das Kraftfahrzeug integriert werden, wobei jeder einzelne Druckbehälter im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist. Druckbehältersysteme mit einer Vielzahl an Speicherrohren lassen sich besser in den vorhandenen Bauraum integrieren. Nachteilig ist, dass solche Druckbehältersysteme vergleichsweise komplex und kostspielig sind, da sie denselben Anforderungen hinsichtlich Reichweite und Bauteilsicherheit genügen müssen wie konventionelle Druckbehältersysteme. Ferner steigt mit der vergleichsweise hohen Anzahl an Schnittstellen die Wahrscheinlichkeit von Leckagestellen.
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, ein vergleichsweise einfaches, kostengünstiges, sicheres, leichtes und/oder bauraumoptimiertes Druckbehältersystem vorzuschlagen. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche . Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Druckbehältersystem für ein Kraftfahrzeug (z.B. Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge). Das Druckbehältersystem umfasst mindestens einen und bevorzugt mehrere Druckbehälter zur Speicherung von Brennstoff. Das Druckbehältersystem dient zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigen Brennstoff. Das Druckbehältersystem kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das mit komprimiertem (auch Compressed Natural Gas oder CNG genannt) oder verflüssigtem (auch Liquid Natural Gas oder LNG genannt) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird. Das Druckbehältersystem ist mit mindestens einem Energiewandler fluidverbunden, der eingerichtet ist, die chemische Energie des Brennstoffs in andere Energieformen umzuwandeln, z.B. eine Brennstoffzelle oder eine Brennkraftmaschine.
Der Druckbehälter kann beispielsweise ein Hochdruckgasbehälter sein. Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, bei Umgebungstemperaturen Brennstoff dauerhaft bei einem nominalen Betriebsdruck (auch nominal working pressure oder NWP genannt) von mindestens 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck) oder mindestens 700 barü zu speichern. Die Druckbehälter können kreisförmige oder ovale Querschnitte aufweisen. Beispielsweise können mehrere Druckbehälter vorgesehen sein, deren Längsachsen in der Einbaulage parallel zueinander verlaufen. Die einzelnen Druckbehälter können jeweils ein Länge-zu-DurchmesserVerhältnis mit einem Wert zwischen 4 und 200, bevorzugt zwischen 5 und 100, und besonders bevorzugt zwischen 6 und 50 aufweisen. Das Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis ist der Quotient aus der Gesamtlänge der einzelnen Druckbehälter (z.B. Gesamtlänge eines Speicherrohrs ohne Fluidverbindungselemente) im Zähler und dem größten Außendurchmesser des Druckbehälters im Nenner. Die einzelnen Druckbehälter können unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sein, beispielsweise in einem Abstand zueinander von weniger als 20 cm oder weniger als 15 cm oder weniger als 10 cm oder weniger als 5 cm. Die mehreren Druckbehälter können jeweils an einem oder an beiden Enden mechanisch miteinander gekoppelt sein. Vorteilhaft kann ferner vorgesehen sein, dass an beiden Enden jeweils für die mehreren Druckbehälter gemeinsame Karosserieanbindungselemente vorgesehen sind, mittels derer die Druckbehälter im Kraftfahrzeug befestigbar sind. Ein solches System eignet sich besonders für flache Einbauräume, insbesondere im Unterflurbereich unterhalb des Fahrzeuginnenraums. In einer bevorzugten Ausgestaltung bilden die mehreren Druckbehälter zusammen mit der oder den Karosserieanbindungselement(en) eine Druckbehälterbaugruppe aus. Zweckmäßig kann die Druckbehälterbaugruppe in einem Gehäuse aufgenommen sein. Eine solche Druckbehälterbaugruppe (ggfls. mit Gehäuse) wird regelmäßig als ein Bauteil in das Kraftfahrzeug integriert.
Der Druckbehälter umfasst ein Anschlussstück. Das Anschlussstück bildet die Druckbehälteröffnung des Druckbehälters aus. I.d.R. ist das Anschlussstück an einem Ende des Druckbehälters vorgesehenen. Das Anschlussstück ist bevorzugt aus Metall hergestellt und wird oft auch als „Boss“ bezeichnet. Zweckmäßig ist das Anschlussstück koaxial zur Druckbehälterlängsachse vorgesehen. Das Anschlussstück dient zur Ausbildung einer Fluidverbindung zwischen dem Brennstoffspeichervolumen des Druckbehälters und dem Energiewandler des Kraftfahrzeugs. Ein Teil des Anschlussstücks ist aus dem Druckbehälter herausgeführt. Ein anderer Teil kann in die Behälterwand integriert sein. Mit anderen Worten kann das Anschlussstück integral mit dem Druckbehälter ausgebildet sein bzw. in diesen eingelassen sein. Es ist aber auch vorstellbar, dass das Anschlussstück am Druckbehälteräußerem angebracht ist. Beispielsweise kann das Anschlussstück einen Abschnitt aufweisen, der in die Behälterwand hineinragt und von einer faserverstärkten Schicht umgeben ist. Eine solche faserverstärkte Schicht kann auch als Armierung bezeichnet werden und wird in der Regel durch Flechten und/oder Wickeln aufgebracht. Vorzugsweise umfasst das Anschlussstück eine Stirnseite, die regelmäßig im Wesentlichen parallel zu einer Ebene verläuft, die senkrecht zur Druckbehälterlängsachse ausgerichtet ist. Zweckmäßig umfasst das Anschlussstück kein separates Tankabsperrventil, sondern ist über den brennstoffführenden Abschnitt mit der hier offenbarten gemeinsamen Ventileinheit verbunden. In einer Ausgestaltung kann jeweils im Brennstoffspeichervolumen oder im Anschlussstück des mindestens einen Druckbehälters ein Rohbruchsicherungsventil vorgesehen sein, dass im Fehlerfall das Ausströmen von Brennstoff aus dem Druckbehälter unterbindet. Ein solches Rohbruchsicherungsventil verhindert die unkontrollierte Freigabe des Brennstoffs bei einem Leitungsbruch im nachgelagerten Leitungssystem der Brennstoffversorgungsanlage und kann automatisch zurückgesetzt werden, wenn der Fehlerfall behoben ist.
Der aus dem Druckbehälter herausgeführte Teil der Außenoberfläche des Anschlussstücks umfasst eine Dichtfläche und eine gewölbte Befestigungsfläche. Die Dichtfläche kann als sich in das Anschlussstück hinein verjüngende Kegelstumpffläche bzw. trichterförmige Fläche ausgebildet sein. Die Dichtfläche ist eingerichtet, in der Einbaulage des Druckbehälters die Fluidverbindung zwischen dem Druckbehälter und einem brennstoffführenden Abschnitt des Kraftfahrzeugs, insbesondere der hier offenbarten Brennstoffleiste, abzudichten. Hierzu kann eine Außenoberfläche vom brennstoffführenden Abschnitt direkt oder unter Zwischenlage eines Dichtelementes die Dichtfläche des Anschlussstückes kontaktieren. Bevorzugt ist die Außenoberfläche vom brennstoffführenden Abschnitt eine gewölbte und besonders bevorzugt kugelsegmentförmige Außenoberfläche, die die Dichtfläche zumindest bereichsweise kontaktiert. Treffen somit die kugelsegmentförmige Außenoberfläche des brennstoffführenden Abschnitts und die kegelstumpfförmige Dichtfläche aufeinander, lässt sich ein guter Dichtsitz erzeugen. Ferner kann somit auch mit einfachen Mitteln der Druckbehälter ausgerichtet werden. Die gewölbte Befestigungsfläche kann von einem Oberflächenabschnitt eines Kugelsegments oder eines Zylinders ausgebildet werden. Die Befestigungsfläche ist zur direkten oder unmittelbaren Befestigung des Druckbehälters an mindestens einem Karosserieanbindungselement vorgesehen.
Das mindestens eine Karosserieanbindungselement dient zur direkten oder indirekten Befestigung des Druckbehälters an die Karosserie des Kraftfahrzeugs und kann jede geeignete Gestalt aufweisen. Das Anschlussstück bzw. das Karosserieanbindungselement ist/sind ausgebildet, die beim Betrieb des Kraftfahrzeugs aus dem Druckbehälter resultierenden Kräfte und Momente am jeweiligen Ende, an dem das Anschlussstück vorgesehen ist, auf die Karosserie des Kraftfahrzeugs zu übertragen. Das Karosserieanbindungselement kann eine gewölbte und bevorzugt kugelsegmentförmige Innenoberfläche aufweisen, deren Wölbung zur Ausbildung einer Kontaktfläche im Wesentlichen der Wölbung der Außenoberfläche der Befestigungsfläche entspricht. Auch ist denkbar, dass eine Schelle zur Karosserieanbindung vorgesehen ist. Somit kann eine möglichst große Kontaktfläche zur sicheren Übertragung der mechanischen Last realisiert werden. In einer Ausgestaltung kann das Karosserieanbindungselement ein Träger sein, an dem mehrere Druckbehälter befestigt sind. Der Träger kann seinerseits über Karosserieanbindungspunkte an die Karosserie des Kraftfahrzeugs angebunden sein. Beispielsweise kann das Karosserieanbindungselement ein Längsträger oder ein Querträger sein.
Die Befestigungsfläche und die Dichtfläche sind zweckmäßig seitlich am aus dem Druckbehälter herausgeführten Teil des Anschlussstücks vorgesehen. Das Anschlussstück kann zweckmäßig eine Stirnseite umfassen, die in einer Ebene angeordnet ist, die im Wesentlichen senkrecht zur Druckbehälterlängsachse verläuft. Der aus dem Druckbehälter herausgeführte Teil des Anschlussstücks kann ferner Umfangsflächen umfassen, an denen die (seitlichen) Außenflächen vorgesehen sind, wobei an diesen Umfangsflächen die Befestigungsfläche und die Dichtfläche vorgesehen sein können. Die Umfangsflächen können in einer Ausgestaltung zweckmäßig rechtwinklig zur Stirnseite verlaufen. Die Befestigungsfläche und die Dichtfläche können derart gegenüberliegend angeordnet sein, dass in der Einbaulage die Befestigungsfläche und die Dichtfläche durch dasselbe mindestens eine Spannmittel (z.B. Schrauben) gegeneinander verspannbar sind. In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Befestigungsfläche seitlich am aus dem Druckbehälter herausgeführten Teil des Anschlussstücks vorgesehen ist, und dass die Dichtfläche in der Stirnseite des herausgeführten Teils des Anschlussstücks vorgesehen ist. Vorteilhaft kann also die Karosserieanbindung von der Fluidanbindung getrennt werden. Dies kann eine robustere Ausgestaltung sein und kann vorteilhaft bzgl. der Auslegung und/oder Montage eines solchen Systems sein. Die hier offenbarte Ausgestaltung des Anschlussstücks ist besonders vorteilhaft und kann mit herkömmlichen brennstoffführenden Abschnitten oder mit der hier offenbarte Brennstoffleisten kombiniert werden.
Der brennstoffführende Abschnitt und/oder das Karosserieanbindungselement können bevorzugt zur Ausbildung einer Lagerstelle den herausgeführten Teil des Anschlussstücks einklemmen. Das Anschlussstück und insbesondere die Befestigungsfläche dienen also der Lagerung des Druckbehälters im Kraftfahrzeug. Eine solche Lagerung über das Ende des Druckbehälters wird auch als „Neck-Mount“ bezeichnet.
Das Druckbehältersystem bzw. der Druckbehälter kann eingerichtet sein, dass der Brennstoff am Ende des Druckbehälters über einen seitlich und insbesondere senkrecht zur Druckbehälterlängsachse verlaufenden Fluidkanal zu- bzw. abströmen kann. In einer alternativen Ausgestaltung kann das Druckbehältersystem bzw. der Druckbehälter derart ausgebildet sein, dass der Brennstoff über einen parallel zur Druckbehälterlängsachse verlaufenden Fluidkanal zu- bzw. abströmen kann. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass in das Anschlussstück kein (Tankabsperr)Ventil eingeschraubt ist, das den Fluidkanal (mit) ausbildet.
Der brennstoffführende Abschnitt dient zur Befüllung des Druckbehälters mit Brennstoff und/oder zur Entnahme von Brennstoff aus den Druckbehältern. Bevorzugt entspricht der Druck im brennstoffführenden Abschnitt im Wesentlichen dem Innendruck der Druckbehälter. Die einzelnen Druckbehälter sind regelmäßig parallel geschaltet. Die mehreren Druckbehälter sind untereinander bzw. miteinander unterbrechungsfrei fluidverbunden. „Unterbrechungsfrei“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass zwischen den einzelnen Druckbehältern kein Ventil vorgesehen ist, das im fehlerfreien Betrieb diese Fluidverbindung unterbrechen würde. Folglich weist der Brennstoffdruck in den verschiedenen Druckbehältern i.d.R. im Wesentlichen denselben Wert auf.
Falls das Druckbehältersystem eine Mehrzahl an Druckbehältern umfasst, kann der hier offenbarte, mindestens eine brennstoffführende Abschnitt bevorzugt als Brennstoffleiste ausgebildet sein. Die Brennstoffleiste kann auch als Hochdruckbrennstoffleiste bezeichnet werden. Sie ist regelmäßig stromauf vom (Hochdruck-)Druckminderer vorgesehen. Grundsätzlich kann eine solche Brennstoffleiste ähnlich ausgestaltet sein wie eine Hochdruckeinspritzleiste einer Brennkraftmaschine. Zweckmäßig umfasst die Brennstoffleiste mehrere Leistenanschlüsse zum direkten Anschluss der Druckbehälter. Vorteilhaft sind die einzelnen Leistenanschlüsse direkt am Leistengehäuse vorgesehen und/oder weisen alle denselben Abstand untereinander auf. Die Brennstoffleiste ist zweckmäßig ausgebildet, im Wesentlichen denselben Drücken standzuhalten wie der/die Druckbehälter, der/die an der Brennstoffleiste angeschlossen ist/sind.
Die Brennstoffleiste kann im Wesentlichen biegesteif ausgebildet sein. Biegesteif bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Brennstoffleiste gegen Verbiegen steif ist bzw. dass im funktionsgemäßen Gebrauch der Brennstoffleiste nur eine für die Funktion unmerkliche und unbeachtliche Verbiegung sich einstellt. In einer Alternativen Ausgestaltung kann die Brennstoffleiste derart ausgebildet sein, dass die Brennstoffleiste Lageänderungen der Druckbehälter, und insbesondere von deren Anschlussstücke, kompensieren kann. Lageänderungen sind Abweichungen zwischen einer Istlage der Druckbehälter (im Betrieb, während der Herstellung, während eines Serviceeinsatzes oder sonstigen Situation) und einer bei der Konstruktion angenommenen Solllage. Lageänderungen resultieren beispielsweise durch die Ausdehnung der Bauteile (z.B. der Druckbehälter) aufgrund von Innendruckänderungen und/oder Temperaturänderungen. Ferner können aufgrund von Fertigungstoleranzen Lageänderungen (Lageabweichungen) auftreten. Die Brennstoffleiste kann eingerichtet sein, einen Toleranzausgleich senkrecht zu den Druckbehälterlängsachsen des Druckbehältersystems zu ermöglichen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Brennstoffleiste nicht aus einem speziellen Gehäuse gefertigt, sondern wird stattdessen aus einer Brennstoffleitung bzw. einem Brennstoffrohr, bevorzugt einem Metallrohr und besonders bevorzugt aus einem Edelstahlrohr gefertigt. Vorteilhaft umfasst die Brennstoffleiste lediglich eine Brennstoffleitung, die mehrere Leistenanschlüsse (z.B: mindestens 3 oder mindestens 5 Leistenanschlüsse) miteinander verbindet, ohne dass weitere Dichtstellen zwischen den Leistenanschlüssen vorgesehen sind. Bevorzugt weist die Brennstoffleitung eine Wandstärke auf von 0,75 mm bis 5 mm oder von 1 mm bis 3,5 mm oder von 1,5 mm bis 2 mm. Bevorzugt weist die Brennstoffleitung einen Außendurchmesser auf von 4 mm bis 15 mm oder von 5 mm bis 12 mm oder von 6 mm bis 10 mm. Bevorzugt ist die Brennstoffleitung kreisrund ausgebildet. Gleichsam ist vorstellbar, dass die Brennstoffleitung eine vieleckige Querschnittsgeometrie aufweist. In diesem Fall entspricht der Außendurchmesser dem max. Außenabstand von gegeneinander gegenüberliegenden Flächen bei Vielecken mit einer geraden Anzahl an Ecken (z.B. Rechtecken). Bei einem gleichseitigen Vieleck mit einer ungeraden Anzahl an Ecken (z.B. Fünfeck) entspricht der Außendurchmesser dem Durchmesser eines Kreises, der durch die Außeneckpunkte des Vielecks definiert werden. Bei einer ovalen Querschnittsgeometrie entspricht der Außendurchmesser dem maximalen Außendurchmesser.
Mit einer Brennstoffleitung lässt sich eine Brennstoffleiste besonders kostengünstig und ausfallsicher herstellen.
Die Leistenanschlüsse der Brennstoffleiste weisen jeweils eine gegenüber den Bereichen der Brennstoffleitung, die unmittelbar benachbarten zu den Leistenanschlüssen vorgesehenen sind, vergrößerter Querschnittsfläche senkrecht zur Längsachse der Brennstoffleitung in dem Bereichen der Leistenanschlüsse auf. Die Leistenanschlüsse sind vorteilhaft einstückig bzw. integral mit der Brennstoffleitung ausgebildet. Zweckmäßig sind die Leistenanschlüsse aus demselben Material hergestellt wie die Brennstoffleitung. Einstückig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Leistenanschlüsse nicht zerstörungsfrei von der Brennstoffleitung lösbar sind, oder von der Brennstoffleitung selbst, gegebenenfalls durch Auftrag von zusätzlichem Material, ausgebildet werden. Sofern weitere Komponenten die Leistenanschlüsse mit ausbilden, sind diese stoffschlüssig mit der Brennstoffleitung verbunden. Mit anderen Worten sind die Leistenanschlüsse regelmäßig verdickte Bereiche der Brennstoffleitung, die beispielsweise durch Umformung, durch Materialauftrag und/oder durch Materialabtrag hergestellt werden, wobei auch im verdickten Bereich selbst die Brennstoffleitung selbst vorhanden ist. Die Brennstoffleiste kann insbesondere aus einer Hochdruckleitung hergestellt sein.
Die Brennstoffleiste kann gebogene Teilbereiche umfassen. Die gebogenen Teilbereiche können insbesondere durch Biegen der Brennstoffleitung ausgebildet werden. Vorteilhaft können etwaige Spannungen, die durch das Biegen in die Brennstoffleiste eingebracht werden, durch eine Wärmebehandlung zumindest verringert werden. Die gebogenen Teilbereiche sind zweckmäßig jeweils zwischen zwei Leistenanschlüsse vorgesehen. Die gebogenen Teilbereiche sind eingerichtet, in ihrer Einbaulage etwaige Lageänderungen der Druckbehälter, z.B. in einer Richtung senkrecht zu den Druckbehälterlängsachsen der im Wesentlichen parallel angeordneten Druckbehälter und/oder Winkelabweichungen der Druckbehälter zueinander zu kompensieren. Ferner können thermische Spannungen durch unterschiedliche Wärmedehnungen ausgeglichen werden. Hierzu können sich diese Teilbereiche der Brennstoffleiste, die durch die gebogene Brennstoffleiste ausgebildet werden, im Wesentlichen elastisch verformen. Die Form bzw. der Verlauf der Brennstoffleitung ist in dem gebogenen Teilbereich genau zu diesem Zweck gestaltet. Bevorzugt liegen die mehreren Leistenanschlüsse auf einer gemeinsamen Achse, wohingegen die gebogenen Teilbereiche zumindest teilweise beabstandet von dieser gemeinsamen Achse verlaufen. Beispielsweise kann der Abstand von der gemeinsamen Achse mindestens 4 cm oder mindestens 6cm oder mindestens 8 cm betragen. Vorteilhaft wird eine Brennstoffleiste vorgeschlagen, deren Länge zwischen zwei Leistenanschlüsse größer ist als der direkte Abstand zwischen den Dichtflächen zweier benachbarter Druckbehälter, damit etwaige Toleranzen besser ausgleichbar sind. Die Brennstoffleiste und insbesondere die gebogenen Teilbereiche können zumindest bereichsweise mäanderförmig oder zickzackförmig ausgebildet sein. Vorteilhaft läuft zumindest ein Abschnitt winkelig und besonders bevorzugt senkrecht zur gemeinsamen Achse, wobei der Abschnitt mindestens 4 cm oder mindestens 6 cm oder mindestens 8 cm lang ist. Die gebogenen Teilbereiche können in der Einbaulage zumindest teilweise in einen Zwischenbereich zwischen zwei unmittelbar benachbarten Druckbehälter hineinragen. Solche Zwischenbereiche entstehen insbesondere in den sich verjüngenden Dombereiche der Druckbehälter. Dies ermöglicht eine besonders platzsparende Anordnung der Brennstoffleiste.
Die mindestens eine Brennstoffleiste und das mindestens eine Karosserieanbindungselement können jeweils mehrere Druckbehälter einklemmen. Vorteilhaft kann somit ein besonders einfaches, platzsparendes und kosteneffizientes Druckbehältersystem erzielt werden, welches leicht, zuverlässig und schnell montierbar ist.
Gemäß der hier offenbarten Technologie kann mindestens eine thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung direkt ohne weitere Leitungsabschnitte an die hier offenbarte mindestens eine Brennstoffleiste angeschlossen sein. Alternativ oder zusätzlich kann an den mindestens einen Druckbehälter und bevorzugt an jedem der Druckbehälter mindestens eine thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung vorgesehen sein, bevorzugt an dem/den mit Bezug auf den brennstoffführenden Abschnitt distalen Ende(n) oder an dem/den proximalen Ende(n) oder an beiden Enden. Beispielsweise können die thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtungen in den Anschlussstücken und/oder entsprechenden Endstücken an den abgewandten Enden der Druckbehälter vorgesehen sein. Die thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung, auch Thermal Pressure Relief Device (= TPRD) oder Thermosicherung genannt, ist i.d.R. benachbart zum Druckbehälter vorgesehen. Bei Hitzeeinwirkung (z.B. durch Flammen) wird durch das TPRD der im Druckbehälter gespeicherte Brennstoff in die Umgebung abgelassen. Die Druckentlastungseinrichtung lässt den Brennstoff ab, sobald die Auslösetemperatur des TPRDs überschritten wird (=wird thermisch aktiviert). Es können ferner Auslöseleitungen vorgesehen sein. Ein solches System zur thermischen Druckentlastung ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer DE 10 2015222252 A1 gezeigt.
Mindestens eine Ventileinheit kann an der Brennstoffleiste direkt und ohne weitere Leitungsabschnitte angeschlossen sein, wobei die Ventileinheit mindestens ein stromlos geschlossenes Ventil umfasst. Besonders bevorzugt sind die mehreren Druckbehälter beim funktionsgemäßen Betrieb des Kraftfahrzeugs unterbrechungsfrei mit dem Ventil fluidverbunden. Das Ventil ist das Ventil, dessen Eingangsdruck (im Wesentlichen) dem Druck der mehreren Druckbehälter entspricht. Das Ventil ist insbesondere ein steuerbares bzw. regelbares Ventil. In der Verordnung (EU) Nr. 406/2010 der Kommission vom 26. April 2010 zur Durchführung der Verordnung (EG) Nr. 79/2009 des Europäischen Parlaments und des Rates über die Typgenehmigung von wasserstoffbetriebenen Kraftfahrzeugen wird ein solches Tankabsperrventil auch als erstes Ventil bezeichnet. Das Ventil dient u.a. dazu, im Normalbetrieb die Fluidverbindung zwischen den einzelnen Druckbehältern und den nachgelagerten Komponenten der Brennstoffversorgungsanlage zu unterbrechen, beispielsweise falls das Kraftfahrzeug einen geparkten Zustand einnimmt, und/oder falls eine Fehlfunktion detektiert wurde und die Fluidverbindung zur Sicherheit unterbrochen werden soll. Zwischen dem Brennstoffspeichervolumen der Druckbehälter und den Leistenanschlüssen sind i.d.R. keine stromlos geschlossenen Ventile vorgesehen.
Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit dem hier offenbarten Druckbehältersystem bzw. mit dem hier offenbarten Druckbehälter. Ein Unterflurbereich des Kraftfahrzeugs kann durch mindestens einen Träger in verschiedene Unterflureinbaubereiche unterteilt sein. Solche Träger können vorgesehen sein, um die bei einem Seitenaufprall in das Kraftfahrzeug eingebrachten Lasten auf den gegenüberliegenden Schweller zu übertragen. An oder in mehreren oder allen Unterflureinbaubereichen kann eine Brennstoffleiste vorgesehen sein, an die die im jeweiligen Unterflureinbaubereich angeordneten Druckbehälter angeschlossen sind. In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass je nach Kundenwunsch, die einzelnen Unterflureinbaubereiche mit Hochvoltbatterien oder mit Druckbehältersystemen bestückt werden.
Die hier offenbarte Technologie umfasst ferner Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffleiste für ein mehrere Druckbehälter aufweisendes Druckbehältersystem zur Speicherung von Brennstoff, insbesondere zur Herstellung der hier offenbarten Brennstoffleiste und/oder für das hier offenbarte Druckbehältersystem. Das Verfahren umfasst die Schritte:

- Bereitstellen von einer (bevorzugt geraden) Brennstoffleitung;
- Ausbilden von mehreren Leistenanschlüssen, wobei die Leistenanschlüsse eine gegenüber der bereitgestellten Brennstoffleitung vergrößerter Querschnittsflächen senkrecht zur Achse A-A der Brennstoffleitung aufweisen, und wobei die Leistenanschlüsse einstückig und nicht zerstörungsfrei lösbar mit der Brennstoffleitung ausgebildet sind.

Das Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach Leistenanschlussverbindungslöcher in den ausgebildeten Leistenanschlüssen vorgesehen werden. Dies kann vor oder nach dem Ausbilden der gebogenen Teilbereiche erfolgen. Die Leistenanschlussverbindungslöcher können beispielsweise Bohrungen sein, die vorteilhaft vor oder nach dem Ausbilden der gebogenen Teilbereiche eingebracht werden.
Das Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach gebogene Teilbereiche, insbesondere die hier offenbarten gebogenen Teilbereiche, in der Brennstoffleitung vorgesehen werden.
Das Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach die mehreren Leistenanschlüsse durch ein umformendes Verfahren, insbesondere durch Rundkneten ausgebildet werden. Das Rundkneten bzw. Net Shape Forming ist ein schrittweises Druckumformverfahren, bei dem die Umformwerkzeuge konzentrisch um das Werkstück angeordnet sind Die Werkzeuge oszillieren hochfrequent mit geringem Hub. Es findet dabei eine Relativdrehbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück statt.
Alternativ oder zusätzlich können Material auftragenden Verfahren eingesetzt werden, z.B: Aufschweißen, Umgießen, Umspritzen. Auch könnte durch Aufschieben von Halbzeugen die Geometrie eines Leistenanschlusses ausgebildet werden. Die Halbzeuge können anschließend verdichtet, verklebt, plastisch umgeformt, verlötet oder verschweißt werden. Beispielsweise könnte eine Muffe mit der Leistenanschlussgeometrie aufgebracht werden, die stoffschlüssig mit der Brennstoffleitung verbunden wird.
Alternativ oder zusätzlich können abtragende bzw. zerspanende Verfahren zur Ausbildung der Leistenanschlüsse eingesetzt werden. Auch sind kombinierte Verfahren aus den vorgenannten Verfahren denkbar. Die Geometrie der Leistenanschlüsse muss nicht kugelförmig sein sondern es könnten auch andere Geometrien vorgesehen sein.
Mit anderen Worten kann das hier offenbarte Verfahren zur Herstellung der Brennstoffleiste folgende Schritte umfassen:

1. Gerade Brennstoffleitung bereitstellen; danach
2. Fertigen der Verdickungen mit geeigneter Geometrie (z.B. durch Rundkneten); danach
3. Verbindungslöcher in die Verdickung/Geometrie einbringen; und danach
4. Brennstoffleitung in gewünschte Form biegen.

Die Verbindung der Druckbehälter kann also durch eine Brennstoffleitung erfolgen, die lokal kugelförrmig aufgestaucht ist. Die Kugel kann an einer Stelle radial mit einer Öffnung versehen werden. Es entsteht somit ein einstückig ausgebildetes „Mini-T-Stück“. Durch eine geeignete Klemmvorrichtung wird die Stelle der Kugel mit der Bohrung auf einen geeigneten Teil des Behälters befestigt.
Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Querschnittsansicht einer ersten
Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie;
2 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie;
3 eine schematische Ansicht einer Brennstoffleiste 200 gemäß der hier offenbarten Technologie;
4 eine schematische Ansicht der positionierten Brennstoffleiste 200 gemäß 3;
5 eine schematische Ansicht der montierten Brennstoffleiste 200 gemäß 3 mit Karosserieanbindung;
6 eine schematische Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels gemäß 5;
7 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie;
8 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie;
9 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie
10 eine schematische Ansicht eines Unterflurbereichs von einem Kraftfahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
11 eine schematische Ansicht eines Unterflurbereichs von einem Kraftfahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform.

Die 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie. Hier gezeigt sind drei Druckbehälter 100, die jeweils einen Anschluss 130 aufweisen. Ebenso ist vorstellbar, dass weitere Druckbehälter 100 das Druckbehältersystem mit ausbilden. Die Anschlüsse 130 sind hier integral in die Druckbehälterwandungen eingelassen. Die Druckbehälterwandung der Druckbehälter 100 wird hier jeweils durch einen Liner 110 und einer faserverstärkten Schicht 120 ausgebildet. Das Anschlussstück 130 umfasst hier einen koaxial verlaufenden Brennstoffkanal, der in die Stirnseite des Anschlussstücks 130 in einen kegelstumpfförmigen bzw. trichterförmigen Bereich mündet. In diesem Bereich ist die Dichtfläche 132 des Anschlussstücks130 vorgesehen. In diesen trichterförmigen Bereich kontaktiert das Leitungssystem, das zum Brennstoffverbraucher führt, den jeweiligen Druckbehälter 100. Hierzu umfasst das Leitungssystem Leitungsanschlüsse, die jeweils eine Überwurfmutter und sich zum Ende hin verjüngende Leitungsenden umfassen. Dieses Leitungssystem bildet hier den brennstoffführenden Abschnitt aus. Das Leitungssystem umfasst hier viele einzelne Leitungselemente wie beispielsweise Rohrleitungen, T-Verbindungsstücke und Überwurfmuttern. Ferner gezeigt sind hier Karosserieanbindungselemente 300, die hier jeweils eine Aufnahme für die gewölbten Befestigungsflächen 134 des Anschlussstücks ausbilden. Die Karosserieanbindungselemente 300 sind hier getrennt ausgebildet. Ebenso könnte ein gemeinsames Karosserieanbindungselement 300 für alle drei Druckbehälter 100 vorgesehen sein. Die Befestigungsfläche 134 weist in ihren Kontaktflächen im Wesentlichen dieselbe Wölbung auf wie die Innenoberfläche des (jeweiligen) Karosserieanbindungselementes 300. Die seitlich an der Außenoberfläche des herausgeführten Teils des Anschlussstücks ausgebildeten Befestigungsflächen 134 werden hier jeweils gegen die Karosserieanbindungselemente 300 gepresst und dadurch fixiert. Mit einer solchen Ausgestaltung können die einzelnen Druckbehälter 100 während der Montage noch vor ihrer Befestigung in die richtige Position gedreht werden. Vorteilhaft ist hier also die Fluidverbindung über die Dichtfläche 132 funktional getrennt von der Karosserieanbindung über die Befestigungsfläche 134, so dass die Kräfte und Momente zur Halterung der Druckbehälter nicht über das Leitungssystem übertragen werden.
Die 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels mit mehreren Druckbehältern 100. Die Druckbehälter 100 sind hier achsparallel in einer Ebene im Unterflurbereich des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Der brennstoffführende Abschnitt 200 ist hier als Brennstoffleiste 200 ausgebildet. Die Brennstoffleiste 200 ist aus einem Rohr (= Brennstoffleitung) hergestellt, welches verdickte und im Wesentlichen kugelförmige Leistenanschlüsse 210 aufweist. Über diese Leistenanschlüsse 210 wird jeweils die Fluidverbindung zu den einzelnen Anschlussstücken 130 der Druckbehälter 100 hergestellt. Die Leistenanschlüsse 210 sind einstückig mit dem Leitungsrohr ausgebildet. Die Leistenanschlüsse 210 sind überdies aus demselben Material hergestellt wie das Leitungsrohr, z.B. Edelstahl. Die im Wesentlichen kugelförmigen Außenoberflächen der Leistenanschlüsse 210 liegen in den hier kegelförmig ausgebildeten Dichtflächen 132 der jeweiligen Anschlussstücke 130 dichtend an. Zur Ausbildung des Dichtsitzes wird die kugelförmige Außenoberfläche des Leistenanschlusses 210 auf die Dichtfläche 132 gepresst. Hierzu ist gegenüberliegend zum Dichtsitz jeweils eine Anpressplatte 330 vorgesehen, die hier jeweils mittels zweier Spannmittel 400 (z.B. Schrauben) mit dem jeweiligen Anschlussstück 130 des jeweiligen Druckbehälters 100 verspannt wird. Während der Montage werden die einzelnen Druckbehälter 100 noch vor ihrer mechanischen Befestigung an das Karosserieanbindungselement 300 durch die Anlage von Dichtflächen 132 und Leistenanschlüsse 210 ausgerichtet. Ferner umfasst das Karosserieanbindungselement 300 sind zwei Gummilager 320, die so gestaltet sein können, wie es von der Lagerung Verbrennermotoren im Motorraum her bekannt ist.
Die Brennstoffleiste 200 ist in dieser Ausgestaltung im Wesentlichen gerade ausgebildet und umfasst keine gebogenen Teilbereiche zur Kompensation von Toleranzen. Hier nicht näher gezeigt ist die Befestigung der Anschlussstücke 130 an das gemeinsame Karosserieanbindungselement 300 sowie die weitere Integration der Druckbehälter 100 in das Kraftfahrzeug. In der Einbaulage könnten hierzu beispielsweise Bodenbleche und Bodenplatten unterhalb der Druckbehälter vorgesehen sein, die Bestandteil eines gemeinsamen Gehäuses des Druckbehältersystems sein können. Ferner nicht gezeigt sind weitere Komponenten wie beispielsweise Rohrbruchsicherungen oder thermisch aktivierbare Druckentlastungsventile.
Die 3 zeigt eine schematische Ansicht einer Brennstoffleiste 200. Die Leistenanschlüsse 210 mit ihren Leistenanschlussverbindungslöchern 212 bilden eine gemeinsame Achse A-A aus. Die Bereiche der Brennstoffleiste 200, die auf der gemeinsamen Achse A-A liegen, verlaufen im Wesentlichen gerade. Zwischen zwei Leistenanschlüssen 210 sind jeweils gebogene Teilbereiche 211 vorgesehen. Die gebogenen Teilbereiche 211 der Brennstoffleiste 200 sind Bereiche, in denen die Brennstoffleitung, aus der die Brennstoffleiste 200 hergestellt ist, gebogen wurde. Die gebogenen Teilbereiche 211 liegen nicht auf der gemeinsamen Achse A-A sondern verlaufen beabstandet zu der Achse A-A. Die gebogenen Teilbereiche 211 können unterschiedlich ausgebildet sein. In der hier dargestellten Ausgestaltung sind die gebogenen Teilbereiche 211 so gestaltet, dass die Brennstoffleiste 200 insgesamt einen mäanderförmigen Verlauf bzw. eine mäanderförmige Form aufweist. Die gebogenen Teilbereiche können aber auch anders ausgestaltet sein, z.B. zickzack-förmig. Der gebogene Teilbereich ist so gestaltet, dass die Brennstoffleiste 200 Lageänderungen bzw. Toleranzen in Richtung der Achse A-A besser ausgleichen kann. Hierzu weisen die gebogene Teilbereiche Abschnitte auf, die winkelig und bevorzugt senkrecht zur Achse A-A verlaufen. Dadurch kann erreicht werden, dass diese Abschnitte zum Toleranzausgleich mehr auf Biegung als auf Zug beansprucht werden. Die hier gezeigte Brennstoffleiste 200 mit ihren gebogenen Teilbereichen 211 ist ebenso einsetzbar in den Ausgestaltungen gemäß den anderen Figuren, in denen eine Brennstoffleiste 200 ohne gebogene Teilbereiche gezeigt ist.
Die 4 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels mit einer Brennstoffleiste 200 gemäß der 3. Die Brennstoffleiste 200 ist in die Anschlüsse 130 eingesetzt. Die kugelförmigen Außenoberflächen der Leistenanschlüsse 210 liegen auf den Dichtbereichen 132 der Anschlüsse 130 auf. In den Stirnseiten der Anschlüsse 130 sind U-förmige Aussparungen vorgesehen, in denen die entsprechenden Leistenanschlüsse 210 hier vollständig aufgenommen sind. Die Aussparungen sind so groß ausgebildet, dass innerhalb der Aussparung auf beiden Seiten der Brennstoffleiste 200 genügend Platzt ist, um einen gewissen Winkelversatz für eine Rotation um die Druckbehälterlängsachse L - L zu ermöglichen. In der Stirnseite sind hier zwei Gewinde zur Aufnahme der Spannmittel 400 (vgl. 5) vorgesehen. Die gebogenen Teilbereiche 211 sind hier zwischen bzw. leicht oberhalb der Anschlüsse 130 und unmittelbar benachbart zu den Polkappen der Druckbehälter 100 vorgesehen. Somit lässt sich ein besonders platzsparender Aufbau realisieren. Die Befestigungsflächen 134 sind auf der Umfangsfläche der Außenumfangsfläche des jeweiligen Anschlussstücks 130 vorgesehen. Zur Karosserieanbindung wird in einer bevorzugten Ausgestaltung diese Umfangsfläche umgriffen und festgeklemmt.
Die 5 zeigt eine schematische Ansicht des Ausführungsbeispiels gemäß der 4. in der Einbaulage. Das Karosserieanbindungselement 300 ist hier ein Träger, der einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweisen kann. Der Träger kann beispielsweise ein Querträger oder ein Längsträger eines Kraftfahrzeugs sein. An das Karosserieanbindungselement 300 sind hier mehrere Druckbehälter 100 über die jeweiligen Anschlussstücke 130 befestigt. Die Klemmbügel 340 umgreifen die Befestigungsflächen 134 der Anschlussstücke 130. Die Klemmbügel 340 sind hier im Wesentlichen Ωförmig ausgebildet und werden jeweils über Schrauben an das Karosserieanbindungselement 300 befestigt. Bevorzugt sind an beiden Enden der Druckbehälter 100 Karosserieanbindungselemente 300 vorgesehen, die unterschiedlich ausgestaltet sein können. Über diese Karosserieanbindung(en) 300 können die im Betrieb auftretenden mechanischen Lasten von den Druckbehältern auf die Fahrzeugkarosserie übertragen werden. Die Brennstoffleiste 200 wird in den Bereichen der Leistenanschlüsse 210 durch die Anpressplatten 330 auf die Dichtflächen 132 gepresst. Die Anpressplatten 330 werden hierzu durch Spannmittel 400 in Richtung der Druckbehälterlängsachse L-L (vgl. 1) axial vorgespannt. Somit lässt sich vorteilhaft auf geringem Bauraum sowohl die mechanische Karosserieanbindung als auch die Fluidverbindung realisieren. Die Montage ist überdies einfach und zeitsparend. Etwaige rotatorische Lagetoleranzen der Druckbehälter 100 sind zudem weniger kritisch.
Ferner gezeigt ist eine Bodenplatte 700. Von der Bodenplatte 700 stehen Befestigungselemente 710 ab. Diese Befestigungselemente 710 dienen gleichzeitig zur Stabilisierung der Bodenplatte 700. Nicht gezeigt sind weitere Elemente des Druckbehältersystems wie beispielsweise Rohrbruchsicherungen, thermische Druckentlastungseinrichtungen, etc.
Die 6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch einen Druckbehälter 100 sowie durch die Brennstoffleiste 200. Das Anschlussstück 130 ist hier wiederum integral mit dem Druckbehälter 100 ausgebildet und wird teilweise von der faserverstärkten Schicht 120 der Druckbehälterwandung umgeben. In der Stirnseite ist hier die Aussparung vorgesehen, die eine u-förmige Querschnittsgeometrie aufweist. In dieser Aussparung mündet eine zentrale Bohrung, die das Brennstoffspeichervolumen V mit der kegelförmigen Öffnung in der Aussparung verbindet. Die Außenumfangsfläche des Anschlussstücks 130 weist eine Umfangsfläche auf, die die Befestigungsfläche 134 darstellt. Diese Befestigungsfläche 134 wird im montierten Zustand von dem Klemmbügel 340 umgriffen. Die Anpressplatte 330 ragt in die Aussparung des Anschlussstücks 130 hinein und kontaktiert den Leistenanschluss 210. Die Anpressplatte 330 weist in dem Kontaktbereich eine mit der Außenoberfläche des Leistenanschlusses 210 korrespondierende Oberflächenform auf.
Die 7 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels. Die Brennstoffleiste 200 umfasst hier drei Leistenanschlüsse 210, über die drei Druckbehälter 100 miteinander unterbrechungsfrei fluidverbunden sind. Nicht gezeigt sind etwaige weitere Komponenten wie beispielsweise eine Rohrbruchsicherung oder ein thermisch aktivierbares Druckentlastungsventil. Die Dichtflächen 132 der Anschlussstücke 130 werden durch die Leistenanschlüsse 210 ausgerichtet und gleichzeitig nach unten gedrückt. Das Karosserieanbindungselement 300, insbesondere dessen Innenoberflächen, bringen die Gegenkräfte auf. Dadurch werden die Anschlussstücke 130 in ihrer Position gehalten. Von der Bodenplatte 700 stehen Befestigungselemente 710 ab. Diese Befestigungselemente 710 dienen gleichzeitig der Stabilisierung der Bodenplatte 700. Seitlich an der Brennstoffleiste 200 ist hier die Ventileinheit 220 direkt an die Brennstoffleiste 200 befestigt. In der Ventileinheit 220 ist ein stromlos geschlossenes Ventil vorgesehen, welches die Brennstoffzufuhr zu den nachgelagerten Komponenten des Brennstoffversorgungssystems (z.B. die Komponenten eines Anodensubsystems eines Brennstoffzellensystems) unterbindet. I.d.R. ist benachbart zur Ventileinheit 220 oder in der Ventileinheit 220 ein Druckminderer vorgesehen, der den Druck auf einen Mitteldruckbereich (i.d.R. auf einen Wert zwischen 5 bar und 50 bar) absenkt.
Aus der Ventileinheit 220 herausgeführt ist hier ein Entnahmeleitungsanschluss 202, der beispielsweise mit der Entnahmeleitung (nicht gezeigt) verbunden sein kann. Am anderen Ende der Brennstoffleiste ist hier ein Betankungsleitungsanschluss 204 vorgesehen, der mit einer Betankungsleitung verbunden sein kann. Anstatt zu weiteren Komponenten führende Leitungen könnten auch weitere Brennstoffleisten oder andere Elemente dort direkt angekoppelt sein.
Die 8 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels. Nachstehend werden lediglich die wichtigsten Unterschiede zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Ansonsten wird auf die Erläuterungen zu den anderen Figuren verwiesen. Die Brennstoffleiste 200 umfasst zusätzlich zu den Leistenanschlüssen 210 für die Druckbehälter 100 und den Anschlüssen für die Ventileinheit 220 bzw. der Leitungsanschlüsse 202, 204 einen weiteren Druckentlastungsanschluss 242 zum Anschluss der thermisch aktivierbaren Druckentlastungseinrichtung 240 auf. Kommt es zu einem thermischen Event, so löst die Druckentlastungseinrichtung 240 aus und es kommt zur Druckentlastung aller drei Druckbehälter 100. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass an den Enden der Brennstoffleiste 200, insbesondere an bzw. in den Leitungsanschlüssen 202, 204 und/oder in der Ventileinheit 220, eine Rohrbruchsicherung vorgesehen ist, die die Fluidverbindung zu den angrenzenden Komponenten des Brennstoffversorgungssystems vom Kraftfahrzeug unterbindet, sollte (i) es zur Beschädigung der Druckbehälter 100 und/oder der Brennstoffleiste 200 kommen und/oder (ii) sollte die Druckentlastungseinrichtung 240 aktiviert werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind auch am von den Anschlussstücken 130 abgewandten Enden thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtungen 240 vorgesehen. Hier schematisch gezeigt sind die Träger 500, die die einzelnen Unterflureinbauräume unterteilen. Der linke Träger 500 erstreckt sich hier von dem Boden 600 des Kraftfahrzeugs nach unten. Zur Überwindung ist hier der Betankungsleitungsanschluss 204 nach unten orientiert vorgesehen. Somit kann hier eine Betankungsleitung unterhalb des Trägers 500 verlegt werden. Am rechten Rand ist indes angenommen, dass sich der Träger 500 von der Bodenplatte 700 nach oben weg erstreckt. Am rechten Rand kann die Brennstoffleitung über den Träger 500 hinweg verlegt sein. Die konkrete Anordnung der Leitungen kann der Einbausituation entsprechend angepasst sein.
Die 9 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels. Nachstehend werden lediglich die wichtigsten Unterschiede zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen näher erläutert und ansonsten auf die Erläuterungen zu den anderen Figuren verwiesen. Die Brennstoffleiste 200 umfasst zusätzlich eine weitere Ventileinheit 230, die am anderen Ende der Brennstoffleiste 200 vorgesehen sein kann. In dieser Ventileinheit 230 kann beispielsweise ein Rückschlagventil vorgesehen sein, welches den Rückfluss von Brennstoff in den stromaufwärtigen Bereich des Betankungspfads unterbindet. Auch könnte an dieser Einheit die thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung 240 vorgesehen sein (nicht gezeigt).
Die 10 zeigt eine Draufsicht auf einen Unterflurbereich eines Kraftfahrzeugs. Die Träger 500 unterteilen den Unterflurbereich in verschiedene Unterflureinbaubereiche. Die Unterflureinbaubereiche sind hier im Wesentlichen gleich groß. Die einzelnen Träger 500 erstrecken sich hier in Fahrzeugquerrichtung von einem Seitenschweller zum anderen Seitenschweller und tragen wesentlich zur Steifigkeit der Karosseriestruktur bei. In dem rechten Unterflureinbaubereich ist hier ein Druckbehältersystem vorgesehen. Das Druckbehältersystem umfasst drei Druckbehälter 100, die zwischen zwei Träger 500 vorgesehen sind. Die Druckbehälter 100 sind parallel zueinander und parallel zu den Trägern 500 angeordnet. Ein Ende der Druckbehälter 100 ist jeweils über ein Anschlussstück 130 an die Brennstoffleiste 200 angeschlossen. Am gegenüberliegenden Ende der Druckbehälter 100 sind jeweils thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtungen 240 vorgesehen. Die Brennstoffleiste 200 bildet den brennstoffführenden Abschnitt aus. An einem Ende der Brennstoffleiste 200 ist eine Brennstoffleitung 270 angeschlossen, die als Betankungsleitung dient und mit der Tankkupplung (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Am anderen Ende der Brennstoffleiste 200 ist die Ventileinheit 220 mit dem stromlos geschlossenen Ventil vorgesehen. Das stromlos geschlossene Ventil wird durch ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs geregelt bzw. gesteuert. Durch die Betätigung des Ventils wird die Brennstoffentnahme aus den Druckbehältern bewirkt. Die Ventileinheit 220 ist über eine Brennstoffleitung 270 mit einem Druckminderer 290 fluidverbunden. Stromab vom Druckminderer 290 ist eine weitere Brennstoffleitung 270 vorgesehen, die zum Energiewandler (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeugs führt. Je nach Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs können in den weiteren Unterflureinbaubereichen weitere Druckbehälter und weitere Brennstoffleisten 200 vorgesehen sein, die mit den gezeigten Druckbehältern in Serie oder parallel fluidverbunden sind. Ebenso ist denkbar, dass in einem oder in mehreren Unterflureinbaubereichen Hochvoltspeicherbatterien vorgesehen sind. Auch ist vorstellbar, dass dieselbe Fahrzeugarchitektur für ein rein batterieelektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug ohne Druckbehältersystem genutzt wird.
Die 11 zeigt eine weitere Draufsicht auf einen Unterflurbereich eines Kraftfahrzeugs. In dieser Ausgestaltung sind vier Brennstoffleisten 200 vorgesehen, wobei jeweils eine Brennstoffleiste 200 mit drei Druckbehältern 100 in einem Unterflurbereich angeordnet ist. Die Brennstoffleisten 200 sind hier in Serie geschaltet und jeweils mittels Brennstoffleitungen 270 miteinander verbunden. Die Brennstoffleitungen 270 sind um die Träger 500 herum geführt. Zwischen dem Druckminderer 290 und den Brennstoffleisten 200 ist eine Ventileinheit 220 vorgesehen, die ebenfalls das stromlos geschlossene Ventil enthält und alle im Unterflurbereich vorgesehenen Druckbehälter 100 gegenüber der restlichen Brennstoffversorgungsanlage absperrt. Lediglich eine Brennstoffleiste 200 der vier Brennstoffleisten 200 ist an eine als Betankungsleitung dienende Brennstoffleitung 270 angeschlossen. Die zwei mittleren Brennstoffleisten 200 sind lediglich an benachbarte Brennstoffleisten 200 angeschlossen.
Der Begriff „im Wesentlichen“ (z.B. „im Wesentlichen biegesteif“) umfasst im Kontext der hier offenbarten Technologie jeweils die genaue Eigenschaft bzw. den genauen Wert (z.B. „biegesteif“) sowie jeweils für die Funktion der Eigenschaft/ des Wertes unerhebliche Abweichungen (z.B. „tolerierbare Abweichung von biegesteif“).
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. Beispielsweise können anstatt drei Druckbehälter (vgl. 12) eine beliebige Anzahl an Druckbehältern 100 an eine Brennstoffleiste 200 angeschlossen sein. Auch können anstatt einer Brennstoffleiste 200 bzw. vier Brennstoffleisten 200 auch eine andere Anzahl an Brennstoffleisten 200 vorgesehen sein. In einer Ausgestaltung kann sich eine Brennstoffleiste 200 über den gesamten Unterflurbereich erstrecken. Es können vorteilhaft auch separate Brennstoffleitungen 270 von einer Brennstoffleiste 200 ausgebildet werden, beispielsweise indem die Brennstoffleiste 200 um einen Träger 500 herumgeführt wird.
Bezugszeichenliste

100: Druckbehälter
110: Liner
120: faserverstärkte Schicht
130: Anschlussstück
132: Dichtfläche
134: Befestigungsfläche
200: brennstoffführender Abschnitt
202: Entnahmeleitungsanschluss
204: Betankungsleitungsanschluss
210: Leistenanschluss
211: gebogene Teilbereiche 211
212: Leistenanschlussverbindungslöcher
220,230: Ventileinheit
240: thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung
242: Druckentlastungsanschluss
250: Rohbruchsicherungsventil
270: Brennstoffleitung
290: Druckminderer
300: Karosserieanbindungselement
320: Gummilager
330: Anpressplatte
340: Klemmbügel
400: Spannmittel
410: Spannelement
500: Träger
600: Boden
700: Bodenplatte
710: Befestigungselement
L - L: Druckbehälterlängsachse
A-A: Achse
V: Brennstoffspeichervolumen
Z: Zwischenbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015222252 A1 [0018]
EP 406/2010 [0019]
EP 79/2009 [0019]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffleiste (200) für ein mehrere Druckbehälter (100) aufweisendes Druckbehältersystem zur Speicherung von Brennstoff, umfassend die Schritte: - Bereitstellen von mindestens einer Brennstoffleitung; - Ausbilden von mehreren Leistenanschlüssen (210), wobei die Leistenanschlüsse (210) jeweils eine gegenüber der bereitgestellten Brennstoffleitung vergrößerter Querschnittsfläche aufweisen, und wobei die Leistenanschlüsse (210) einstückig mit der Brennstoffleitung ausgebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt: Ausbilden von Leistenanschlussverbindungslöchern (212) in den ausgebildeten Leistenanschlüssen (210).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend den Schritt: Ausbilden von gebogenen Teilbereichen (211) in der Brennstoffleitung, wobei die gebogenen Teilbereiche (211) zwischen zwei Leistenanschlüssen (210) angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die mehreren Leistenanschlüsse (210) ausgebildet werden: a. durch ein umformendes Verfahren, insbesondere durch Rundkneten; und/oder b. durch ein Material auftragendes Verfahren, insbesondere durch Aufschweißen, Umgießen oder Umspritzen; und/oder c. durch stoffschlüssiges Anbringen eines Halbzeuges an die Brennstoffleitung.
Brennstoffleiste (200) für ein mehrere Druckbehälter (100) aufweisendes Druckbehältersystem zur Speicherung von Brennstoff, umfassend eine Brennstoffleitung und mehrere Leistenanschlüsse (210); wobei die Leistenanschlüsse (210) gegenüber der Brennstoffleitung vergrößerter Querschnittsflächen aufweisen; und wobei die Leistenanschlüsse (210) einstückig mit der Brennstoffleitung ausgebildet sind.
Brennstoffleiste (200) nach Anspruch 5, ferner umfassend gebogene Teilbereiche (211); wobei die gebogenen Teilbereiche (211) jeweils zwischen zwei Leistenanschlüsse (210) vorgesehen sind; und wobei die gebogenen Teilbereiche (211) eingerichtet sind, in ihrer Einbaulage Lageänderungen der Druckbehälter (100) zu kompensieren.
Brennstoffleiste (200) nach Anspruch 6, wobei mehrere Leistenanschlüsse (210) auf einer gemeinsamen Achse (A-A) angeordnet sind und diese ausbilden; und wobei zumindest teilweise die gebogenen Teilbereiche (211) von der Achse (A-A) beabstandet verlaufen.
Brennstoffleiste (200) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Brennstoffleiste (200), insbesondere die gebogenen Teilbereiche (211), zumindest bereichsweise mäanderförmig oder zickzackförmig ausgebildet sind.
Druckbehälter (100) zur Speicherung von Brennstoff, der ein Anschlussstück (130) zum Ausbilden einer Fluidverbindung zwischen einem Brennstoffspeichervolumen (V) des Druckbehälters (100) und einem Energiewandler eines Kraftfahrzeugs aufweist; - wobei das Anschlussstück (130) zumindest teilweise aus dem Druckbehälter (100) herausgeführt ist; - wobei eine Außenoberfläche des Anschlussstücks (130) eine Dichtfläche (132) und eine gewölbte Befestigungsfläche (134) aufweist; - wobei die Dichtfläche (132) eingerichtet ist, die Fluidverbindung zwischen dem Druckbehälter (100) und einem brennstoffführenden Abschnitt des Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Brennstoffleiste (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, abzudichten; und - wobei die Befestigungsfläche (134) vorgesehen ist zur Befestigung des Druckbehälters (100) an mindestens ein Karosserieanbindungselement (300).
Druckbehälter (100) nach Anspruch 9, - wobei die Befestigungsfläche (134) und die Dichtfläche (132) seitlich am aus dem Druckbehälter (100) herausgeführten Teil des Anschlussstücks (130) vorgesehen sind; und - wobei die Befestigungsfläche (134) und die Dichtfläche (132) gegenüberliegend angeordnet sind.
Druckbehälter (100) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Befestigungsfläche (134) seitlich am aus dem Druckbehälter (100) herausgeführten Teil des Anschlussstücks (130) vorgesehen ist; und wobei die Dichtfläche (132) in der Stirnseite des herausgeführten Teils des Anschlussstücks (130) vorgesehen ist.
Druckbehälter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche 9 bis 11, wobei die Dichtfläche (132) als sich in das Anschlussstück (130) hinein verjüngende Kegelstumpffläche ausgebildet ist; und/oder wobei die Befestigungsfläche (134) von einem Oberflächenabschnitt eines Kugelsegments oder eines Zylinders ausgebildet wird.
Druckbehältersystem, umfassend mindestens einen Druckbehälter (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 12 und bevorzugt eine Brennstoffleiste (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Karosserieanbindungselement (300) zur Befestigung des mindestens einen Druckbehälters (100) an die Karosserie des Kraftfahrzeugs eine gewölbte Innenoberfläche (302) aufweist, deren Wölbung zur Ausbildung einer Kontaktfläche im Wesentlichen der Wölbung der Außenoberfläche der Befestigungsfläche (134) entspricht.
Druckbehältersystem nach Anspruch 13, wobei an die Brennstoffleiste (200) mindestens eine Ventileinheit (220, 230) angeschlossen ist, die ein stromlos geschlossenes Ventil umfasst; und wobei zwischen dem Brennstoffspeichervolumen (V) der Druckbehälter (100) und dem Leistenanschlüssen (210) keine stromlos geschlossene Ventile vorgesehen sind.
Kraftfahrzeug, umfassend: - eine Brennstoffleiste (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 8; und/oder - mindestens einen Druckbehälter (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 12; und/oder - mindestens ein Druckbehältersystem nach Anspruch 13 oder 14.